彼得·曼斯菲尔德（2003年诺贝尔生理学或医学奖得主）
- 彼得·曼斯菲尔德
| 出生 | 1933年10月9日 英国伦敦兰贝斯 |
|---|---|
| 逝世 | 2017年2月8日（83岁） 英国诺丁汉 |
| 国籍 | 英国 |
| 身份 | 物理学家、教授 |
| 获奖年份 | 2003年 |
| 奖项类别 | 诺贝尔生理学或医学奖 |
| 获奖理由 | 因在磁共振成像（MRI）方面的开创性贡献 |
- 生平
彼得·曼斯菲尔德爵士（Sir Peter Mansfield，1933年10月9日—2017年2月8日），英国物理学家，2003年诺贝尔生理学或医学奖得主。他出生于伦敦兰贝斯的一个工人阶级家庭，父亲是一名煤气工程师。由于家庭贫困，曼斯菲尔德14岁时就离开学校在一家印刷厂当学徒工。但他并未放弃对知识的渴望，利用业余时间自学数学和物理学。服完兵役后，他得以进入伦敦大学玛丽女王学院学习物理学，1962年获得博士学位。之后他辗转美国伊利诺伊大学和德国马克斯·普朗克研究所从事博士后研究，1964年加入诺丁汉大学物理学系，在那里度过了此后半个多世纪的职业生涯。
- 学术生涯
曼斯菲尔德的学术研究始终围绕核磁共振展开。在诺丁汉大学，他建立了自己的核磁共振实验室，1979年升任物理学教授。他的早期工作集中在多脉冲核磁共振技术以及固体中扩散和流动的测量。20世纪70年代中期，受劳特伯磁场梯度成像的启发，曼斯菲尔德将目光转向核磁共振成像技术。
曼斯菲尔德最具原创性的贡献是提出了平面回波成像（Echo-Planar Imaging, EPI）技术。EPI能够在极短的时间内（最快可达数十毫秒）完成全脑成像，这使得功能性磁共振成像（fMRI）成为可能。他于1977年发表了EPI技术的理论框架和首批实验成果。这一突破将MRI从静态解剖成像提升到了动态功能成像的全新层次。
曼斯菲尔德还深入研究了核磁共振信号的数学理论基础，提出了k空间（k-space）概念，为MRI信号的处理和图像重建奠定了严格的数学框架。这一概念至今仍是所有MRI成像序列设计的核心。
- 获奖成就
2003年，曼斯菲尔德与保罗·劳特伯共同获得诺贝尔生理学或医学奖，以表彰他们在磁共振成像领域的奠基性贡献。如果说劳特伯提出了"如何用磁场梯度成像"的原理，曼斯菲尔德则解决了"如何快速、高效地成像"的工程与技术难题。
曼斯菲尔德的EPI技术被广泛认为是MRI发展史上仅次于劳特伯原创性工作的第二大突破。它在神经科学中的应用尤其突出——fMRI使科学家能够实时观察大脑各区域在不同认知任务中的活跃情况，革命性地改变了脑功能研究的范式。1993年英国政府授予他爵士爵位，以表彰其对医学科学的贡献。
- 历史贡献
曼斯菲尔德的历史贡献可以用"从静态到动态"来概括。在EPI出现之前，MRI扫描需要数分钟甚至更长时间才能完成一幅断层图像，患者必须保持绝对静止，这极大地限制了MRI的应用范围。EPI彻底改变了这一切，它将单幅图像的采集时间缩短到几十毫秒，使得以下应用成为可能：
第一，功能性磁共振成像（fMRI）——通过血氧水平依赖（BOLD）效应实时追踪大脑各区域的活动，已成为认知神经科学、神经心理学和临床神经病学最重要的研究工具之一。第二，弥散张量成像（DTI）——通过捕捉水分子在组织中的弥散各向异性来绘制脑白质纤维束，为脑外科手术规划和神经退行性疾病研究提供了不可或缺的工具。第三，实时心脏成像——EPI的高速采集能力使得MRI能够捕捉跳动心脏的图像，开创了心脏MRI的先河。
EPI的每次后续改进都建立在曼斯菲尔德原始原理之上，如多通道并行成像、压缩感知重建、超高清MRI等，无不是对曼斯菲尔德EPI思想的延伸和发展。
- 轶事典故
曼斯菲尔德的人生经历堪称逆袭故事。出身贫困、14岁辍学、在印刷厂和军队中度过了青春期的他，硬是通过自学考入了大学。他后来回忆时总是强调"教育是唯一能真正改变命运的东西"。在1984年接受采访时，他说："如果我的故事有什么启示，那就是永远不要让别人告诉你什么是不可能的。"
曼斯菲尔德与劳特伯的性格形成鲜明对比。劳特伯奔放不羁、敢于挑战权威，曼斯菲尔德则严谨内敛、一丝不苟。两人在技术路线上也曾有过分歧，但在MRI领域的贡献上珠联璧合，共同将核磁共振从实验室带入了临床。
2009年，曼斯菲尔德将自己的全部诺贝尔金质奖章捐赠给了诺丁汉大学，用于设立学生奖学金。他说："这枚奖章属于那些支持我的同事和学生，属于整个团队。它不应该放在我的书架上积灰。"
- 参考文献
1. Mansfield, P. & Grannell, P.K. (1973). "NMR 'diffraction' in solids?". *Journal of Physics C: Solid State Physics*, 6(22): L422. 2. Mansfield, P. (1977). "Multi-planar image formation using NMR spin echoes". *Journal of Physics C: Solid State Physics*, 10(3): L55. 3. Mansfield, P. (1984). "Real-time echo-planar imaging by NMR". *British Medical Bulletin*, 40(2): 187–190. 4. Nobel Foundation. (2003). "The Nobel Prize in Physiology or Medicine 2003: Paul C. Lauterbur, Sir Peter Mansfield". NobelPrize.org. 5. Edelman, R.R. (2004). "The History of MR Imaging as Seen through the Pages of Radiology". *Radiology*, 232(3): 633–645. 6. Stehling, M.K., Turner, R. & Mansfield, P. (1991). "Echo-planar imaging: magnetic resonance imaging in a fraction of a second". *Science*, 254(5028): 43–50.