マンスフィールドのエコープラナー法はMRI画像全体を一瞬で撮影した

磁気共鳴画像法（MRI）は1970年代初頭、ポール・ローターバーが勾配磁場によって核スピン信号を二次元画像に変換できることを示したときに登場した。しかし初期の走査法は空間情報を一度に一ラインずつ取得していたため、有用な画像を得るのに数分かかった。生きて呼吸する患者はその間に大きく動いてしまう。速度は利便性の問題ではなく、MRIが実験室の珍品にとどまるか医療となるかを分けるものだった。

ノッティンガムのピーター・マンスフィールドの研究グループは、この繰り返しそのものに挑んだ。1977年に発表されたマルチプラナー法とエコープラナー法（『Multi-planar image formation using NMR spin echoes』としてJournal of Physics Cに掲載）は、急速に変化する勾配を用いて、単一の励起の後に完全な画像平面分の信号を収集した——のちにエコープラナー走査と呼ばれるようになった手法である。ノーベル賞委員会は後に、マンスフィールドが「非常に高速な勾配変化によって極めて迅速な撮像をいかに実現できるか」を示したことを正確に評価した。

この技術は自らのハードウェアを追い越していた。勾配コイルと増幅器が臨床グレードになるまで約10年かかったが、ひとたび実現すると、エコープラナー法は最速の応用——心臓イメージング、脳卒中の拡散イメージング、そして本質的にすべての機能的MRI——の主力となった。

一点ずつではなく、平面全体を一度にエンコードする

一度の取得で生理学的状態を凍結できる。画像全体が数分ではなく数十ミリ秒で撮影されれば、動きによるアーチファクトはほとんど消える。

繰り返しの励起ではなく勾配がエンコードの仕事をするため、速度はより強い磁石を待つことではなく、切り替え可能な磁石の優れた工学から生まれた。

マンスフィールドの信号解析により、高速な生エコーが数学的に再構成可能となり、物理学の珍品がノーベル賞の授賞理由で述べられたように「実用的な方法」へと変わった。

この手法はハードウェアを10年先取りしていた。早期に発表されたことで、1980年代後半に成熟した臨床システムがこれを全面的に採用した。

スループットがボトルネックであるときは、不必要に繰り返されている工程を探す。すべてを一度にエンコードすることは、切り替えハードウェアに対する困難な工学と引き換えに、一桁の速度向上をもたらす。

2003年のノーベル生理学・医学賞は、「磁気共鳴画像法に関する発見」によりローターバーとマンスフィールドに共同で授与された。その時点でエコープラナー法は、ほぼすべてのfMRIと、脳の線維路を描出する拡散イメージングを支えていた（2010年のPLOSレビュー文献による）。そして全脳fMRIはいまもこれで動いており、多重化EPIのようなその後の改良が、残された数秒規模のマルチスライス取得に取り組んでいる。1977年に初めて記述された手法は、神経科学が脳の思考を観察する標準的な方法となった。