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当前的MRI(磁共振成像)系统中的许多重要的应用功能(譬如高速空间编码、准确空间定位、扩散测量、破坏残余等)要求对人体施加高强度,高切换速率的梯度磁场.因此为了设计高性能的梯度线圈,就需要有优化的线圈设计方法.近年来,人们提出了一系列线圈设计方法,其中目标场方法是功能最为强大的方法之一,它能够实现任意预定的磁场设置,并且通过线圈的电感最小化以提高切换速率.该文在建立MRI梯度线圈数学模型的基础上,描述了用目标场方法进行仿真设计的具体步骤和细节,并给出了所有相关的解析式.然后针对纵向梯度线圈进行了仿真设计并对结果做出了评估,评估的结果显示了目标场方法相对于其它方法的优越性.为了解决约束梯度线圈长度的问题,Turner和Blaine等人分别提出了目标场方法中的长度约束方案.这些方案中Blaine的方案是最为有效的.文中我们通过设计对称的横向短梯度线圈对该方法进行验证,结果显示了该方案对长度控制的有效性.但是,Blaine方案仅能控制对称线圈的长度,将其应用于不对称线圈设计时并不能成功的实现长度约束.最近,我们提出了一种新的长度约束方案来代替Blaine方案,其中引入了流函数约束条件.相对Blaine方案,我们的方案大大的简化了计算的过程,最重要的是它能够很好地实现不对称线圈的长度约束.文中的模拟计算显示了该方案对于对称线圈和不对称线圈都能进行有效的长度约束.基于目标场方法,运用流函数约束方案,我们提出了不对称头部梯度线圈设计方案.文中用该方法设计的横向头部线圈具有优良的性能,线圈效率达到0.41 mT/m/A,线圈的电感为512μH.线圈的内径为32cm,长度为45.8cm.线圈的均匀区ROU(region of uniformity)横向的长度为20cm轴向长度为17.并且ROU整个偏向线圈的一端,从而实现了线圈ROU和人体头颈部感兴趣区ROI(region of interest)的良好吻合.和前人的方法进行比较,我们的方法设计的线圈具有很高的综合性能,并且实现了最大的ROU和ROI吻合度(95﹪).