A varredura echo-planar de Mansfield capturava uma imagem inteira de ressonância magnética em uma fração de segundo

A imagem por ressonância magnética surgiu no início da década de 1970, quando Paul Lauterbur mostrou que ímãs de gradiente podiam transformar sinais de spin nuclear em imagens bidimensionais. Mas as primeiras estratégias de varredura adquiriam informação espacial linha a linha, de modo que uma imagem útil levava minutos — e um paciente vivo, respirando, se move muito mais do que isso permite. A velocidade não era uma conveniência; era a diferença entre a ressonância magnética como curiosidade de laboratório e a ressonância magnética como medicina.

O grupo de Peter Mansfield em Nottingham atacou a própria repetição. Seus métodos multiplanares e echo-planares de 1977, publicados no Journal of Physics C como 'Multi-planar image formation using NMR spin echoes', usavam gradientes de variação rápida para coletar sinal suficiente para um plano de imagem completo após uma única excitação — a varredura echo-planar, como veio a ser chamada. A Assembleia Nobel mais tarde creditou a Mansfield precisamente por mostrar 'como imagens extremamente rápidas podiam ser obtidas por variações de gradiente muito rápidas'.

A técnica ultrapassou seu próprio hardware: as bobinas de gradiente e os amplificadores levaram cerca de uma década para atingir o padrão clínico, mas, uma vez que o fizeram, a imagem echo-planar tornou-se o cavalo de batalha das aplicações mais rápidas — imagem cardíaca, imagem de difusão em AVC e, essencialmente, toda a ressonância magnética funcional.

Codificar o plano inteiro de uma vez, não ponto por ponto

Uma aquisição em um único disparo congela a fisiologia: os artefatos de movimento encolhem a nada quando a imagem inteira é capturada em dezenas de milissegundos em vez de minutos.

Os gradientes fazem o trabalho de codificação em vez de excitações repetidas, de modo que a velocidade veio de uma melhor engenharia de um ímã comutável, e não de esperar por ímãs mais fortes.

A análise de sinal de Mansfield tornou os ecos brutos rápidos matematicamente reconstruíveis, transformando uma curiosidade da física em 'um método prático', como disse a citação do Nobel.

A abordagem antecipou o hardware em uma década — publicar o método cedo fez com que os sistemas clínicos que amadureceram no final da década de 1980 o adotassem integralmente.

Quando a taxa de transferência é o gargalo, procure a etapa que se repete desnecessariamente. Codificar tudo em uma única passagem troca engenharia difícil no hardware de comutação por uma ordem de magnitude em velocidade.

O Prêmio Nobel de Fisiologia ou Medicina de 2003 foi concedido conjuntamente a Lauterbur e Mansfield 'por suas descobertas relativas à imagem por ressonância magnética'. Naquela época, a imagem echo-planar sustentava praticamente toda a fMRI e a imagem de difusão usada para mapear os tratos de fibras do cérebro, segundo a literatura de revisão da PLOS de 2010 — e a fMRI de cérebro inteiro ainda funciona com ela, com refinamentos posteriores como a EPI multiplexada enfrentando a aquisição multicorte restante de segundos. Um método registrado pela primeira vez em 1977 tornou-se a forma padrão pela qual a neurociência observa o cérebro pensar.