MRI技术由于其多参数,无辐射,能反复、动态、连续地观察组织生理和病理变化过程,功能之强大,已经得到广泛认可。但肺部作为气体交换器官含水量极少,氢质子密度仅为其它组织的十分之一,传统的磁共振技术对于肺部成像无能为力(黑洞)。如何把MRI技术引入肺部成像诊断,已成为很多科学家多年探索的课题。为了弥补肺部乏水的缺陷,我们引入惰性气体3He作为造影剂,先通过自旋交换光泵浦(SEOP)技术使3He极化,然后将极化了的3He气体吸入肺部待检,克服了传统磁共振技术难以进行成像的困难,由于极化与磁场强度无关,所以在低场情况下不仅可得到肺部结构的空间信息,还可以得到肺部的功能信息,就目前来看,在肺部功能成像方面具有独特的优势。本文基于超极化3He气体人体肺部成像展开工作,研制了人体肺部专用超低场开放式磁共振系统,具体内容如下:基于搭建的一套3He极化装置平台,完成极化3He气体到用于人体肺部实验过程中的过渡工作,并对工作中涉及的装置进行了改进创新,包括对开放式极化腔主支管的设计与制作,抽真空充气管路的设计与制作,极化3He气体提取装置的设计与制作以及对极化3He气体的便携式储存与回收利用装置的设计。为了实现超极化3He气体肺部磁共振成像,本课题设计并研制了一套专门应用于超低场肺部成像的磁共振系统,该系统主要分为主磁体部分,梯度部分,射频部分以及软件部分等四大部分:(1)主磁体部分根据磁路定理和电磁场理论方法,设计了双平面开放式永磁型结构,以获得600 GS静磁场。(2)采用目标场法分别对纵向和横向梯度线圈进行设计,用于得到x,y和z方向的梯度场。(3)射频部分作为磁共振系统的信号枢纽,分为发射信号的发射部分和接收信号的接收部分。发射线圈采用新颖的电磁场—射频电路联合仿真方法(以下简称场路结合仿真方法),首次设计并提出了多通道1H/3He双核正交发射线圈阵列,并在理论上采用毕奥—萨伐尔定律与粒子群(Particle Swarm Optimization,PSO)算法相结合的方法对结构进行优化,以期得到不同共振频率下清晰的成像图像。考虑到肺部位于人体的位置及尽可能得到高的信噪比,接收线圈采用多通道表面线圈结构,用以实现对磁共振信号采集。(4)软件部分根据超极化3He气体肺部成像时必须快速成像的特点,选用快速FLASH序列,旨在几十秒内完成肺部图像的采集与重建,与此同时,还论述了几类最适用于肺部成像的方法。目前已通过电磁仿真软件和测量仪器完成对各个部分性能参数的验证。