急性放射性食管炎是胸部肿瘤放射治疗中常见的急性不良反应之一，直接降低患者的生活质量，影响患者生存^[1-2]。其诊断及分级主要依靠患者临床症状，急需一种稳定且符合临床实际的动物模型，以准确评估放射防护药物疗效。

目前，已建立的动物模型均为采用二维照射技术的大剂量单(双)次放疗，与临床分次照射引发食管炎模式的拟合度差，食管受量同质性低，降低了药物疗效验证实验的可靠性^[3-6]。小动物精准放疗平台(small animal radiation research platform，SARRP)可通过高分辨率锥形束CT(cone beam CT，CBCT)形成三维图像，基于该技术制作食管炎模型鼠，理论上靶区剂量精准，减少了周围非靶器官损伤，结合最新的磁共振成像(MRI)技术，使多次分割精准照射成为可能。目前尚未见文献报道。本研究基于SARRP构建Wistar大鼠急性放射性食管炎的动物模型，为急性放射性食管炎的防治研究提供更可靠的基础。

1. 实验动物与分组：选取6周龄(150~170 g) SPF级雌性Wistar大鼠，由北京维通利华实验动物技术有限公司提供，实验动物生产许可证号：SCXK(京)2016-0011。动物实验在山东省肿瘤医院动物平台屏障环境设施内进行。将36只大鼠按随机数表法，分为对照组、40、60和75 Gy组，每组9只。照射第9天，在麻醉状态下用颈椎脱臼法对动物实施安乐死，每组5只，照射第12天，每组相同方法处死4只。研究方案经山东省肿瘤医院实验动物福利审查会审查通过(审批号：202003009)。

2. 放射性食管损伤模型建立：照射组大鼠经1%戊巴比妥钠(35~40 mg/kg)腹腔注射麻醉后，将大鼠仰卧位固定于SARRP(英国Xstrahl公司)内部的鼠床上行CBCT成像，结合照射前MRI图像，在Muriplan治疗计划系统内定义并勾画靶区。靶区起始位点为环状软骨水平，向下连续勾画靶区约47层，层厚0.215 mm，靶区总长约10 mm，设置等中心点，照射方式选择单弧、两前斜野照射，射野面积为10 mm×10 mm，源轴距350 mm，吸收剂量率2.18 Gy/min，系统自动呈递剂量体积直方图(dose volume histogram, DVH)用于评估治疗计划(图 1)。每天各组分别照射0、8、12和15 Gy，连续5 d。总剂量分别为0、40、60、75 Gy。

图 1 SARRP结合照射前MRI成像制定放疗计划 A.靶区正中轴面图；B.剂量体积直方图 Figure 1 SARRP combined with MRI imaging before irradiation to formulate radiotherapy plan. A. Median axial plane of target area; B. Dose volume histogram

3. 体重和进食量监测：每天测量大鼠体重，记录体重变化。每笼放置足量食物在饲料架上，记录每日饲料的重量变化，计算每日平均进食量。

4. 组织病理学分析：解剖被照射段的食管组织，经过脱水、包埋、切片等步骤后，苏木精-伊红(HE)染色。用CaseViewer2.4观察食管组织病理学改变。根据染色结果进行病理损伤评分，总分等于组织损伤及炎性细胞浸润积分之和^[6]。同时，根据Jelvehgaran等^[7]提出的食管炎分级方法分度，轻度急性放射性食管炎包括轻度水肿和少量炎症浸润，重度急性放射性食管炎包括上皮坏死和严重炎症浸润。

5. MRI成像：在放疗开始前、第9天及第12天使用Biospec 9.4T MRI扫描仪(德国布鲁克公司)行T2加权扫描。表面线圈放置于大鼠颈部正中处，轴向和矢状方向进行扫描，时间均为2 min 40 s。MRI成像参数如下：TR/TE=2 500/33 ms，信号平均次数为2，分辨率为0.098，图像大小为256×256，层厚1 mm，矢状方向扫描6层，轴向扫描10~14层。获得MRI图像后，在轴面测量食管宽度和食管厚度。食管宽度定义为食管横截面最长径长度，食管厚度为与之垂直的短径长度。

6. 统计学处理：采用GraphPad Prism 9软件进行统计学分析。定量资料以x±s或中位数四分位法[M(Q₁, Q₃)]表示。体重采用混合效应分析，组间比较用Tukey′s法；满足正态性检验和方差齐性检验时采用单因素方差分析；不满足正态性检验时使用Kruskal-Wallis H秩和检验，组间比较用Dunn′s法。P < 0.05为差异具有统计学意义。

1. 大鼠体重和进食量变化：结果见图 2。各照射组大鼠体重明显低于对照组(F=5.72，P < 0.05)，其中75 Gy组体重最先出现降低，照后第6天，体重降低，差异有统计学意义(P < 0.05)；3组在照后第7~9天体重均明显低于对照组(P < 0.05)。进食量的下降相似于体重，接受照射的各组大鼠进食量均减少，其中75 Gy组进食量在各组中最低。

图A各组间比较，F=5.72，P < 0.05；a与同一时间对照组比较，P < 0.05 图 2 各处理组大鼠体重(A)和进食量(B)的变化 Figure 2 Changes of body weight (A) and food intake (B) of rats in each group

2. 食管病理学改变：第9天时接受放疗各组食管大体标本较对照组明显增粗(F=14.20，P < 0.05)，见表 1。照后第9天时40 Gy组4/5出现轻度食管炎病理改变，1只未出现食管的明显病理损伤；60 Gy组4/5出现轻度食管炎病理改变，1/5出现重度食管炎表现；75 Gy组2/5出现轻度食管炎表现，3/5表现为重度。此外，4组大鼠食管组织病理损伤评分显示，75 Gy组病理损伤较对照组明显加重(H=12.69，P < 0.05)，见表 2。照后第12天各照射组大鼠炎症消退，仅伴黏膜下轻微水肿，无上皮坏死脱落和中性粒细胞浸润表现。

表 1(Table 1)

表 1 不同剂量X射线照射后第9天和第12天大鼠食管标本宽度的变化(mm，x±s) Table 1 Changes in the width of rat esophageal specimens at 9 d and 12 d after different doses of X-ray irradiation (mm, x±s) 组别 只数 9 d 12 d 对照组 9 2.2±0.35 2.0±0.24 40 Gy组 9 2.8±0.42a 2.3±0.39 60 Gy组 9 2.8±0.27a 2.3±0.35 75 Gy组 9 3.1±0.27a 2.7±0.32 F值 14.200 3.214 P值 < 0.05 >0.05     注：a与对照组相比，q=5.71、5.76、9.07，P < 0.05

表 1 不同剂量X射线照射后第9天和第12天大鼠食管标本宽度的变化(mm，x±s) Table 1 Changes in the width of rat esophageal specimens at 9 d and 12 d after different doses of X-ray irradiation (mm, x±s)

表 2(Table 2)

表 2 照射第9天各组大鼠食管组织病理损伤评分比较[M(Q1, Q3)] Table 2 Comparison of esophageal histopathological injury scores of rats in each group at 9 d post-irradiation [M(Q1, Q3)] 组别 只数 组织损伤程度 炎性细胞浸润程度 总分 对照组 5 0 0 0 40 Gy组 5 0 1.0(0.5, 2.5) 1.0(0.5, 2.5) 60 Gy组 5 0(0, 0.5) 1.0(1.0, 2.0) 1.0(1.0, 2.5) 75 Gy组 5 1.0(0, 3.0) 3.0(1.5, 3.0) 4.0(1.5, 6.0) a     注：a与对照组比较，H=12.69，P < 0.05

表 2 照射第9天各组大鼠食管组织病理损伤评分比较[M(Q1, Q3)] Table 2 Comparison of esophageal histopathological injury scores of rats in each group at 9 d post-irradiation [M(Q1, Q3)]

3. MRI影像学变化：与对照组相比，第9天时照射组大鼠食管及其周围组织信号明显增强，照射组大鼠食管宽度较对照组明显增加(F=30.24，P < 0.05)，接受照射大鼠的食管厚度也明显增加(F=17.28，P < 0.05)。第12天时食管区域信号较第9天减弱，各照射组大鼠食管宽度仍较对照组更宽(F=9.59，P < 0.05)，见图 3和表 3。

箭头所指为食管 图 3 各组大鼠食管在第9天和第12天的MRI变化 Figure 3 MRI changes of rats′ esophageal in each group on at 9 d and 12 d

表 3(Table 3)

表 3 各组大鼠在照射第9天和第12天的食管MRI测量参数的变化(mm，x±s) Table 3 Changes of esophageal MRI parameters on the 9th and 12th day of irradiation in each group(mm, x±s) 组别 只数 照后9 d食管宽度 照后9 d食管厚度 照后12 d食管宽度 照后12 d食管厚度 对照组 9 2.22±0.27 1.10±0.14 2.50±0.25 1.21±0.05 40 Gy组 9 3.28±0.34a 1.70±0.31a 3.09±0.22a 1.42±0.17 60 Gy组 9 3.18±0.38a 1.69±0.40a 3.28±0.03a 1.44±0.15a 75 Gy组 9 3.34±0.50a 1.73±0.25a 2.99±0.20a 1.54±0.18a F值 30.24 17.28 9.59 3.38 P值 < 0.05 < 0.05 < 0.05 0.054     注：a与同一指标对照组相比，t=9.83、8.22、7.80、7.02、5.67、8.58、3.48、5.16、3.02、2.94、3.45，P < 0.05

表 3 各组大鼠在照射第9天和第12天的食管MRI测量参数的变化(mm，x±s) Table 3 Changes of esophageal MRI parameters on the 9th and 12th day of irradiation in each group(mm, x±s)

放射治疗是胸部恶性肿瘤常用治疗方法之一。目前研究已证实，同步放化疗及加速超分割放疗可提高患者治疗效果，但同时放射性食管损伤也更加严重^[8]。因此，尽量避免或者减轻放射性食管炎，对改善患者治疗耐受性、生活质量及预后至关重要。

临床上放射性食管炎发生时行有创的食管镜检或病理活检无疑会加重患者食管损伤，因此构建放射性食管炎动物模型为放射损伤及防护药物的机制研究提供了途径。目前已建立的动物模型多为小鼠、大鼠和家兔。Jelvehgaran等^[7]使用FVB小鼠作为模型，单次40 Gy照射，在第7天出现严重急性放射性食管炎。Kim等^[4]应用320 kV X射线放疗仪构建BALB/c小鼠分次照射食管炎模型。Li等^[3]及路军章等^[5]应用XRay225或6 MV X射线构建了单次照射Wistar大鼠急性放射性食管炎模型。李明伟等^[6]采用6 MV X射线，32 Gy/4次，隔日1次，构建了家兔严重急性放射性食管炎模型。小鼠虽然对放射敏感但耐受性差，反复多次照射后体重下降明显，易死亡。家兔耐受性好，但价格昂贵且对饲养环境设备要求过高，不易推广。因此，本研究应用了Wistar大鼠，其性情温顺、适应环境能力强且对射线敏感，更适合用于符合临床实际的食管炎多次照射动物建模。另外，既往模型均采用二维照射，对食管周围正常组织也产生较重炎症。而精准放疗能明显减少混杂因素。

研究表明，急性放射性食管炎的程度与食管黏膜单位体积的剂量照射成正相关^[9]。雄性C57BL/6小鼠接受25 Gy剂量照射的小鼠体重下降比10 Gy照射的小鼠更明显，且食管上皮层厚度和上皮横截面积明显减少^[10]。单次受到20 Gy剂量FVB小鼠仅18%发生轻度食管炎，40 Gy剂量92%发生食管炎^[7]。本研究结果与文献一致。另外，放射性引起的损伤改变不仅取决于总剂量，也与分割次数、分次剂量存在一定关联^[11]。在本研究中，最高剂量达到75 Gy，远高于既往研究，所有实验鼠均存活，且恢复较快(第12天炎症明显减轻)，说明多分割精准放疗提高了大鼠放疗耐受，降低了实验动物的死亡率，较好地模拟了临床放射性食管炎的发生发展。

本研究结果发现，大鼠在不同剂量照射后，进食量和体重都较对照组减轻，75 Gy组体重最先出现明显减轻，第9天后体重开始逐渐增加。同时，HE染色和MRI成像显示照射第9天食管损伤严重，造模成功率达到100%。但本研究也存在一定局限性。首先精准放疗操作耗时较长，包括靶区勾画的时间、放疗机器计算及施照时间等，较既往常规放疗造模时间成本均明显增加，这也是每组大鼠数量较少的重要原因。其次，放疗靶区勾画时，SARRP扫描CT定位图像中食管与周围其他组织界限较模糊，需人工结合MRI结果判断，而目前机器尚无法实现MRI及CT影像的自动融合，这也会存在靶区勾画误差。

综上，选择75 Gy作为放射性食管炎损伤精准治疗最佳照射剂量，且第9天为最佳观察节点。本研究为SARRP及小动物磁共振在其他放射性损伤模型构建提供了实践经验，为后续机制研究提供了一个急性放射性食管炎多次精准照射的大鼠动物模型。

利益冲突  无

作者贡献声明  赵亚兰负责实验操作、论文撰写; 马曹秀负责实验操作; 张欣欣、赵汉玺负责实验设计和统计分析; 邢力刚、朱婉琦负责课题设计与指导修改论文