已有信号为什么还不是图像
20世纪中叶，核磁共振已经进入物理和化学实验室。研究者把样品放进磁场，用合适频率的无线电波激发原子核，再测量它们的响应。氢核尤其适合观察含水物质；信号的频率、强度和恢复过程，可以透露样品内部的化学环境。不过，一份频谱回答的是样品有什么性质，要把这些性质放回各自所在的位置，还需要新的办法。
医学研究也提出了空间定位的需求。雷蒙德·达马迪安1971年比较大鼠正常组织和两种恶性肿瘤，发现所测肿瘤的磁弛豫时间明显不同。这使组织水的核磁共振特性受到重视，但测出取样组织的差异，与在完整身体内找出异常区域，仍是两项不同的实验任务。
梯度让频率带上位置
纽约州立大学石溪分校的化学家保罗·劳特布尔，把原本会妨碍精细频谱测量的磁场不均匀性，变成了定位手段。他有意让磁场强度沿一个方向逐渐改变。同一种原子核在不同位置遇到的磁场不同，共振频率便随位置变化。接收到的信号因此带上了空间信息。
沿一个方向取得的资料，相当于把样品压成一条投影。改变梯度相对于样品的方向，再重复测量，就能获得多组投影。将它们组合重建，便可推算信号在平面内怎样分布。图像的细节由梯度、信号测量和重建共同决定，成像过程也就不必像普通光学成像那样依靠很短的辐射波长来分辨小结构。
参考：[1]
1973年发表的小样品实验
1973年3月16日，《自然》刊出劳特布尔的两页论文《由诱导局部相互作用形成图像：采用核磁共振的实例》。这个日期标记的是论文正式发表。实验展示的对象包括两根装普通水的细管，外面环绕重水；在相应的氢核信号图像里，两个含普通水的区域可以被分开辨认。
这种简单布置便于检验位置编码是否有效。两个区域的形状和相对位置事先已知，可以与重建结果比较。论文把一种物质性质的空间分布变成了可见图形，研究者随后把对象扩展到生物样品。把这种小样品实验扩大到人体，随后还要解决容纳身体的磁体、信号质量、扫描时间及运动干扰等问题。
早期图像的制作也带着实验室手工工作的痕迹。劳特布尔团队起初在示波器上记录数据，再把图像画出来，后来尝试用打字机字符的深浅表现对比。学生参与摄影与编写数据处理程序。随着样品从细管扩展到小动物和植物，怎样把许多次测量整理成可靠图像，逐渐成为与磁体和射频电路同样重要的工作。
诺丁汉与苏黎世的不同推进
在英国诺丁汉，彼得·曼斯菲尔德与彼得·格兰内尔从固体核磁共振出发。两人1973年的论文把多脉冲技术和磁场梯度结合，研究类似衍射的信号。他们用等间距的樟脑薄片构成模型，记录信号后进行傅里叶变换，分辨出三层和五层薄片的排列。这个实验把时间信号与空间结构之间的数学关系清楚地展示出来。
1975年，阿尼尔·库马尔、迪特尔·韦尔蒂和理查德·恩斯特发表傅里叶成像方法：在一系列测量中施加脉冲梯度，通过二维或三维傅里叶变换形成图像。随后，曼斯菲尔德继续推进快速成像。不同团队分别处理了空间编码、重建效率和采集速度，逐渐把可行的实验变成可用的检查技术。
从实验信号走到医学检查
成像原理进入医院，需要工程师、物理学家和医生共同工作。磁体要提供稳定的主磁场，梯度线圈要按程序改变磁场，射频系统要激发并接收微弱信号，计算机则承担重建。人体呼吸和其他运动会改变采集条件，缩短测量时间因此直接关系到图像能否用于观察病变。
到20世纪80年代初，医学磁共振设备开始进入临床应用。它利用磁场与无线电波取得组织信息，提供了观察脑、脊髓、关节及其他软组织的新路径。医生可以比较不同扫描条件下的组织对比，判断异常所在，并为治疗提供依据。1973年的两页论文之所以成为关键节点，就在于它给已有的核磁共振测量加上了位置，使信号最终能够与人体解剖结构对应起来。