作为世界范围内死亡率和致残率都远高于平均水平的疾病,脑卒中的有效治疗途径采取“早诊断、早治疗”的方式;因此快速筛查预诊、床旁监测监控是脑卒中患者治疗控制病情的迫切需求。目前,临床上主要采用移动式小型CT来满足快速筛查预诊的目的;对于已经确诊病患的监测监控采取压力传感器植入监测颅内压的方式来实时监测脑卒中病情发展状况。然而,这两种方式显然存在一定的局限性,移动式小型CT的电离辐射对人体影响较大,且无法明确辨别出血与缺血性脑卒中,因而只能采取“排他”法诊断;压力传感器的颅内植入法对患者造成了二次损伤,不但有感染风险,且灵敏度低,无法切实显示病患脑卒中发展状况,无法为进一步脑卒中治疗提供充足诊断参考信息。综上,临床上急需一种无辐射、无创脑卒中诊疗设备来解决现有诊疗困难,其不仅可以为医护人员提供准确有效的脑卒中病症信息进而降低脑卒中死亡率和致残率,还可以为脑卒中患者提供更为安全可靠的疾病检测方法。磁共振成像技术（MRI）因其无创的特点在医学领域广泛应用,而就针对脑卒中来说磁共振相较于CT有更好的成像效果和更为明晰的图像对比度。以其成像质量清晰,成像速度快的特点,目前医疗磁共振系统主要采用超导高场磁共振成像系统（1.5T、3.0T）和永磁中低场磁共振成像（0.7T、0.35T等）。但是无论是超导系统还是永磁系统,其重量十数吨且占地面积大,还需要为其专门搭建电磁屏蔽与静磁屏蔽区域,这些限制导致其小型化轻量化较为困难,无法作为移动式实时监控设备。本论文针对脑卒中疾病成像的超低场磁共振成像系统设计,实现了对一套双半径型超低场磁共振电磁线圈、梯度线圈及匀场线圈的理论设计并对设计结果进行了工程实践评估及性能测试。研究内容如下:（1）超低场磁共振颅脑成像主磁体优化设计。对比了目前国内外针对脑部成像的轻量化磁共振研究现状,最终选择了双半径电磁体结构。本文对电磁型头部磁共振成像磁体进行了研究,并设计了一个用于头部成像的双半径电磁体。首先,对比了用于超低场磁共振成像的电磁体现状并描述了用于头部成像的双半径电磁体机械结构;然后对双半径电磁体线圈的结构进行了数学建模,并通过逆问题方法对设计要求进行参数设计,针对二次规划中计算出的电流簇形状不规则且存在重叠的现象采用形态学方法处理,将非规则形状的电流簇转化为规则形状;而后,考虑抵消规则化处理引起的性能下降问题及为实际工程绕制提供可靠的参考信息与绕制方法,采用遗传算法的方式来对结构参数进行工程化优化,并最终获得了一个目标磁场强度最高为20m T,重量为132.88kg,260mm直径球内均匀性7ppm的双半径头部磁共振成像磁体;根据设计的主磁体结构进行了敏感性分析以评估在实际制造时磁场均匀度受工程误差影响情况,在1000次灵敏度重复评估中磁场均匀度最大值为206.88ppm,磁场均匀度平均值为112.81ppm。（2）双半径磁体梯度线圈电磁逆问题研究。在根据实际要求设计出双半径型主磁体线圈后,其配套的梯度场系统需要根据主磁体几何形状进行针对性设计。首先根据磁共振主磁体结构设计梯度线圈布线空间,对可布线区域进行三维建模;而后通过电磁场逆问题方法构建梯度线圈相应的磁场目标函数;其后根据设计线圈的参数要求及实际工程制作材料定制约束方程;最后对该优化问题选取相应求解方法进行计算。与此同时,探讨了并探讨了实际加工、装配误差对梯度线圈线性度的影响。（3）双半径磁体匀场线圈电磁逆问题研究。考虑到实际工程误差对主磁场均匀度的影响,匀场线圈组需要进行相应设计。参照该主磁场灵敏度分析均匀度最差情况设计匀场线圈。二阶匀场线圈包含XY,XZ,YZ,X2-Y2（以X2线圈代称）和2Z2-X2-Y2（用Z2线圈代称）五组线圈。通过对主磁体目标区域磁场进行球谐函数展开,利用各有源匀场线圈组抵消其球谐函数高阶项系数,从而达到最终的匀场目的。本文通过对双半径型超低场磁共振系统电磁部件的设计理论、性能测试、工程实际评估等多方面的工作,对双半径型超低场磁共振成像系统做了全面的研究,为临床中脑卒中疾病的诊断和床旁监测提供了一个新的可能。