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目的:1)通过超声引导建立兔VX2肢体软组织肿瘤模型,为后期的干预研究和影像学评价奠定基础;2)在肿瘤模型上实施新辅助放疗,应用容积弧形调强放疗-同步推量(VMAT-SIB)技术在肿瘤毗邻骨骼的区域提高照射剂量,局部产生放射性损伤,制作一个坏死带定义为外科边界,评价制作外科边界的可行性、有效性;3)在肿瘤模型上,实施大分割放疗制作外科边界,评价其安全性。方法:1)选用雄性新西兰兔30只,随机分为对照组6只(在超声引导下注射生理盐水0.5ml),模型组24只(在超声引导下注射肿瘤组织混悬液0.5ml)。两组应用磁共振弥散成像(MRDWI)和三维超声观察肿瘤的形态、信号特点及体积变化。对照组在采集完影像后处死动物观察组织学变化。模型组于第14天、21天、28天随机分批处死6只动物观察组织学变化。剩下6只动物不处死,观察带瘤生存时间;2)选用30只肿瘤模型兔,随机分为对照组:10只;调强放疗(IMRT)组:10只;VMAT-SIB组:10只。三组在放疗后一周进行影像学采集:MRDWI、三维能量多普勒超声血管成像(3D-PDA)。之后,处死动物,观察组织学变化以及采用免疫组化检查肿瘤组织的增殖、凋亡、血管密变化;3)选用40只肿瘤模型兔,随机分为对照组:10只;VMAT-SIB3Gy组:10只;VMAT-SIB4Gy组:10只;VMAT-SIB5Gy组:10只。四组在放疗后,参照CTCAE分级观察皮肤的大体情况。采用HE染色观察皮肤和骨组织的形态学改变。采用透射电镜观察骨细胞超微结构改变。采用荧光原位杂交(FISH)测定皮肤组织PDGF-B、EGF的表达情况。采用实时荧光定量PCR测定皮肤组织VEGF、bFGF的基因表达量。结果:1)三维超声和MRDWI证实,24只实验动物的种植成瘤率达100%,24只肿瘤模型兔全部存活。三维超声结果,对照组在注射部位未见异常改变。模型组随着时间的增加肿瘤体积逐渐增大,与对照组比较其差异具有统计学意义(P<0.05)。MRDWI显示:对照组未见明显的异常信号。模型组在左侧后肢可见肿瘤影像,肿瘤组织在DWI图呈高信号;在ADC图呈低信号。组织学结果,对照组:HE可见正常的横纹肌及支气管肺泡组织。模型组:第14天取材,HE可见生长旺盛的瘤细胞呈不规则致密排列,侵犯横纹肌。第21天取材,HE可见肿瘤区与片状坏死区边界不清,肿瘤生长区内细胞较密集。第28天取材,HE可见部分的肿瘤细胞核固缩、细胞核碎裂。第60天取材,HE可见肿瘤边缘仍有肿瘤细胞,肿瘤实质可见坏死细胞,伴有炎细胞浸润及纤维组织增生。解剖胸腔,见两肺弥漫性转移结节,部分小结节相互融合,HE可见肿瘤细胞侵犯支气管及肺泡;2)在放疗过程中,IMRT组有2只肿瘤模型兔死亡,一只动物因麻醉过量致死,一只动物由于肿瘤破溃至皮肤给予安乐死。三组之间的感兴趣区(毗邻骨骼的肿瘤组织)在DWI图和ADC图均表现出显著的不同。对照组在DWI图呈高信号;在ADC图呈明显低信号。IMRT组在DWI图呈欠均匀低信号;在ADC图呈高信号。VMAT组在DWI图呈低信号;在ADC图呈高信号。3D-PDA观察:三组之间的VI、FI及VFI均表现出显著的不同,IMRT组和VMAT组明显低于对照组。组织学结果,对照组:HE可见肿瘤细胞侵犯横纹肌,正常的细胞结构受到损害。IMRT组:HE可见肿瘤实质及肿瘤边界组织大片的坏死细胞,伴有炎细胞浸润及纤维组织增生。VMAT组在肿瘤毗邻骨骼的区域可见一坏死带形成,镜下见细胞坏死明显,纤维组织增生,周围有炎细胞浸润。放疗后,IMRT组和VMAT组的增殖活性降低、血管密度降低、凋亡增加;3)对照组、3Gy组和4Gy组的动物在放疗期间和放疗后,局部皮肤未见异常。5Gy组有8只动物在放疗期间,局部皮肤出现了轻度红斑和干燥性脱屑。对照组、3Gy组和4Gy组在镜下可见正常的皮肤组织,皮肤表皮各层结构完整。5Gy组可见表皮有大量的角化物质,上皮下有炎细胞浸润。对照组、3Gy组和4Gy组在镜下可见骨细胞形态正常。5Gy组在镜下可见骨细胞排列松散,细胞表现出明显的萎缩。透射电镜结果显示,对照组、3Gy组和4Gy组的骨细胞形态正常。5Gy组可见粗面内质网扩张,呈囊泡状样改变。FISH:EGF和PDGF-B的mRNA结果:对照组与3Gy组、4Gy组、5Gy组比较,其差异具有统计学意义(P<0.05)。实时荧光定量PCR:VEGF mRNA结果:对照组与3Gy组、4Gy组比较,其差异具有统计学意义(P<0.05),但与5Gy组比较未见明显差异(P>0.05)。bFGF mRNA结果:对照组与3Gy组、4Gy组比较其差异具有统计学意义(P<0.05),但与5Gy组比较未见明显差异(P>0.05)。结论:1)通过超声引导注射肿瘤组织悬液,成瘤率高,肿瘤生长范围较局限。影像学和组织学结果提示:后期的干预研究应在种植肿瘤后的第14天左右进行,以降低肿瘤内部液化坏死对实验结果的影响;2)应用VMAT-SIB技术在肿瘤模型上实施新辅助放疗具有一定的可行性。MRDWI、3D-PDA、组织学证实,在肿瘤毗邻骨骼的区域制作的坏死带,能够有效的定义为外科边界;3)在肿瘤模型上实施大剂量分割放疗,结果提示VMAT-SIB 3Gy组和VMAT-SIB4Gy组的动物能够耐受早期的局部毒性反应,是一个相对较安全的剂量分割方案。