本文档属于类型a，即报告了一项原创性研究的科学论文。以下是对该研究的详细报告：
本研究的主要作者为Shantanu Sinha博士和Usha Sinha博士，分别来自美国加州大学圣地亚哥分校放射科的肌肉成像与建模实验室（Muscle Imaging and Modeling Laboratory, Department of Radiology, University of California, San Diego）和圣地亚哥州立大学物理系（Department of Physics, San Diego State University）。该研究发表于《Journal of Magnetic Resonance Imaging》（J Magn Reson Imaging），并于2011年7月正式发表。
本研究的主要科学领域为扩散张量成像（Diffusion Tensor Imaging, DTI）在骨骼肌中的应用。DTI是一种基于磁共振成像（MRI）的技术，能够通过测量水分子的扩散特性来研究肌肉的微观结构和纤维方向。近年来，DTI在肌肉研究中的应用逐渐增多，尤其是在正常和疾病状态下肌肉纤维结构的变化方面。
研究的背景在于，尽管已有一些研究在3T和1.5T磁场强度下对小腿肌肉的DTI指标和纤维结构进行了研究，但在1.5T磁场下，特别是在不同踝关节位置（如中立位和跖屈位）下，DTI指标和纤维结构的可重复性尚未得到充分验证。1.5T磁场的优势在于其临床普及性更高，且相较于3T磁场，其磁敏感伪影较少，脂肪抑制效果更好。因此，本研究旨在评估1.5T磁场下DTI指标和纤维结构的可重复性，并比较不同踝关节位置下的纤维结构变化。
本研究包括以下几个主要步骤：
研究共纳入了6名健康受试者（5名男性，1名女性，平均年龄40岁）。其中2名受试者在三天内进行了三次扫描，以计算变异系数（Coefficient of Variation, CV）和重复性系数（Repeatability Coefficient, RC）。
研究使用1.5T MRI系统（GE Medical Systems）进行图像采集。受试者处于仰卧位，腿部放松，脚部固定在可调节的塑料支架上，以确保在中立位（+5°至+10°）和跖屈位（+126°至+134°）下保持不动。图像采集包括以下步骤： - 矢状面图像：首先使用体线圈采集矢状面图像，确认脚部位置并调整至所需的踝关节角度。 - 轴向扩散加权图像：使用8通道膝关节线圈采集轴向扩散加权图像，包括基线图像和13个不同扩散梯度方向的图像（b值：500 s/mm²）。此外，还进行了6个扩散梯度方向的扫描，以比较不同扩散梯度方向对结果的影响。
研究计算了DTI指标（如特征值、分数各向异性Fractional Anisotropy, FA）和纤维方向的变异系数（CV）和重复性系数（RC），并通过配对t检验比较了不同踝关节位置下的DTI指标变化。
研究结果显示，1.5T磁场下的DTI指标与之前3T和1.5T研究中的结果接近。在中立位和跖屈位下，腓肠肌内侧（MG）的FA显著降低，而胫骨前肌浅层（AT-S）和深层（AT-D）的FA显著增加。纤维方向相对于磁体z轴的角度在MG中显著增加，而在AT-S中显著降低。
纤维长度和方向角的CV和RC与3T研究中的结果相当。MG的纤维长度和方向角与超声研究中的测量结果一致，表明1.5T磁场下的DTI能够提供可靠的纤维结构测量。
6个和13个扩散梯度方向的扫描结果显示，两者的CV和RC没有显著差异，表明6个扩散梯度方向的扫描在减少扫描时间的同时，仍能提供可靠的结果。
本研究证实，1.5T磁场下的DTI能够提供可重复的扩散指标和纤维结构测量，特别是在不同肌肉长度下。研究结果为1.5T磁场下DTI在肌肉研究中的应用提供了有力支持，尤其是在临床环境中，1.5T磁场的普及性使得该技术更具实际应用价值。
研究还探讨了DTI指标在不同踝关节位置下的变化趋势，发现纤维结构的变化在中立位和极端跖屈位下最为显著。这一发现为进一步研究肌肉在不同收缩状态下的力学特性提供了重要线索。
总的来说，本研究为1.5T磁场下DTI在肌肉研究中的应用提供了重要的科学依据，具有较高的学术和临床应用价值。