احتياطات السلامة وإجراءات التشغيل في (A) BSL-4 مختبر: 4. إجراءات التصوير الطبية

Summary

Here, we present an overview of the preparation and animal handling procedures required to safely perform medical imaging in an animal biosafety level 4 laboratory. Computed tomography of a mock-infected guinea pig illustrates these procedures that may be used to evaluate the disease caused by a high consequence pathogen.

Abstract

Medical imaging using animal models for human diseases has been utilized for decades; however, until recently, medical imaging of diseases induced by high-consequence pathogens has not been possible. In 2014, the National Institutes of Health, National Institute of Allergy and Infectious Diseases, Integrated Research Facility at Fort Detrick opened an Animal Biosafety Level 4 (ABSL-4) facility to assess the clinical course and pathology of infectious diseases in experimentally infected animals. Multiple imaging modalities including computed tomography (CT), magnetic resonance imaging, positron emission tomography, and single photon emission computed tomography are available to researchers for these evaluations. The focus of this article is to describe the workflow for safely obtaining a CT image of a live guinea pig in an ABSL-4 facility. These procedures include animal handling, anesthesia, and preparing and monitoring the animal until recovery from sedation. We will also discuss preparing the imaging equipment, performing quality checks, communication methods from "hot side" (containing pathogens) to "cold side," and moving the animal from the holding room to the imaging suite.

Introduction

بعثة من المعهد الوطني للحساسية والأمراض المعدية مرفق البحوث المتكاملة في فورت ديتريك في فريدريك MD (IRF-فريدريك) هو إجراء بحوث الأمراض المعدية الناشئة على فهم العمليات المرض السريرية التي ترتبط شدة الميكروبية التي يسببها مرض. وIRF-فريدريك لديه قدرة فريدة على أداء التصوير الطبي في النماذج الحيوانية من مسببات الأمراض عالية نتيجة في لABSL-4 مختبر ^1. طرائق التصوير المتاحة للمحققين ما يلي: التصوير المقطعي (CT) والتصوير بالرنين المغناطيسي (MRI)، التصوير المقطعي بالإصدار البوزيتروني (PET)، واحد الفوتون التصوير المقطعي (SPECT) والموجات فوق الصوتية، والأشعة السينية، والتنظير. يستخدم الباحثون قدرات التصوير المتاحة لمراقبة تطور المرض وتقييم فعالية التدخلات، مثل العلاج من تعاطي المخدرات والتطعيم، في الدراسات الطولية.

وكانت طرائق التصوير في IRF-فريدريك تحديدامصممة للحفاظ على المكونات الأساسية للمعدات خارج احتواء ارتفاع ^2،3 ويمكن الوصول للصيانة والإصلاح. هذا التصميم يفصل جناح التصوير في "الساخنة" (التي تحتوي على العوامل المسببة للأمراض) و"الجانبين الباردة." لتحقيق هذا الفصل، تم إنشاء أنابيب مصممة خصيصا لتوسيع مساحة عالية الاحتواء في المملون من كل طريقة التصوير (الشكل 1). وبالإضافة إلى توفير الاحتواء البيولوجي، هذه الأنابيب تحمي معدات التصوير من الغازات والمواد الكيميائية المستخدمة لتطهير المختبر عالية الاحتواء. العلماء والتكنولوجيين التصوير تشغيل الماسحات الضوئية من "الجانب البارد" في حين الطب المقارن (CM) التعامل مع الموظفين ومراقبة الحيوانات في "الجانب الساخنة". منذ الموظفين CM يجب أن تعمل بشكل وثيق مع العلماء التصوير لتنسيق هذه التجارب، يمكن لهذا الفصل يؤدي إلى تحديات الاتصالات.

بعد تقييم الخيارات المتاحة، كان موظفو CM خارجمزودة قطع الأذن بلوتوث التي تنقل الطول الموجي القصير تردد فائقة موجات الراديو لهواتف تستخدم لاستدعاء الموظفين التصوير خارج الاحتواء. ويرجع ذلك إلى تصميم المنشأة، كان لا بد من تثبيتها في كل من الغرف للتغلب على تدخل إشارة الناجمة عن طبقات من الاسمنت والصلب بين "الساخنة" و "الجانبين الباردة" نقطة وصول لاسلكية. وبالتالي، التواصل بين الموظفين سم يرتدي صاخبة الدعاوى الضغط الإيجابي والموظفين التصوير خارج عالية الاحتواء هو الآن يمكن الاعتماد عليها. كما تم تركيب كاميرات على الجانب الساخن من الغرف التصوير لتصوير الموظفين للاطلاع على النشاط على "الجانب الساخنة". مع الكاميرات، يمكن للموظفين التصوير توجيه الفنيين سم مع وضع الحيوان أو أي تغييرات في اللحظة الأخيرة لبروتوكول التصوير.

كل عمل في IRF-فريدريك ABSL-4 دعوى المختبر يتطلب الموظفين لارتداء إيجابي الضغط التغليف الدعاوى ^4. ارتداء هذه الدعاوى يقلل من التنقل، والثقيلة في وقت متأخرس قفازات المرفقة في الدعوى إلى جانب ما يصل إلى ثلاث طبقات إضافية من القفازات التنازلات البراعة. والنتيجة هي أن الإجراءات تستغرق وقتا أطول لاستكمال والمهام التي تتطلب المهارات الحركية الدقيقة أكثر صعوبة بكثير. كما يزيد مستوى السلامة الحيوية، التعامل مع الحيوانات والتلاعب تصبح أكثر صعوبة وتستغرق وقتا طويلا، لاسيما مع الحيوانات الصغيرة. الإجراءات في مختبر ABSL-4 يمكن أن يستغرق ما يصل إلى 2-3 مرات أطول من مختبر ABSL-2.

والغرض من هذه المقالة هو لإظهار بصريا التحديات المرتبطة نماذج التصوير الحيوان في بيئة ABSL-4 باستخدام التصوير المقطعي إجراء المسح الضوئي للخنزير غينيا على سبيل المثال.

Protocol

يلتزم هذا البروتوكول إلى المبادئ التوجيهية رعاية الحيوان التالية. وتم إيواء الحيوانات في منشأة معتمدة من قبل رابطة للتقويم والاعتماد في مختبر رعاية الحيوان الدولية. وقد وافق جميع الإجراءات التجريبية من قبل المعهد الوطني للحساسية والأمراض المعدية، قسم البحوث السريرية، رعاية الحيوان واستخدام اللجنة وكان في الامتثال للوائح قانون رعاية الحيوان، سياسة دائرة الصحة العامة، ودليل لرعاية واستخدام توصيات الحيوانات المختبرية.

1. إعداد ماسح الصور المقطعية المحوسبة (على "الجانب الباردة")

1. تشترط وجود أنبوب الأشعة السينية
   1. تحقق من عدم وجود الموظف في غرفة المسح والجدول الموضوع فارغ.
   2. تشغيل الإجراء تكييف أنبوب وفقا لمواصفات الشركة المصنعة الماسح الضوئي.
2. أداء الهواء المعايرة
   1. تأكد من أن أي الكائنات في مجال المسح الضوئي.
   2. تنفيذ الإجراء معايرة الهواء وفقا لمواصفات الشركة المصنعة الماسح الضوئي. على العديد من المنصات، هذه المعايرة هي صناعة السيارات في أو نصف آلية.
3. أداء التحكم تفحص الجودة (على "الجانب الساخن")
   1. إتمام إجراءات الدخول ABSL-4 دعوى مختبر (المبينة بالتفصيل في إشارة ⁵⁾ مع إضافة خطوة إضافية. إذا إجراءات تنطوي على التعرض للمواد المشعة، لقطة لقياس الجرعات الاشعاعية لالدعك تحت دعوى وقائية. بدوره الجرعات كل 2 أشهر لحساب التعرض للإشعاع.
   2. وضع CT الرأس والجسم الوهمية، والتي تتم من الهواء والماء وتفلون، في حامل المناسب على طاولة الفحص.
4. أداء التحكم تفحص الجودة (على "الجانب الباردة")
   1. من الجانب البارد، ودفع الوهمية في وسط تجويف ^6.
   2. الحصول على المسح الضوئي باستخدام جهاز تحكم مختبر موحدة جودة المعلمات (QC) إلى ENSلدى عودتهم الماسح الضوئي ضمن مواصفات الشركة الصانعة.
   3. أداء QC تحليل محوسب من الصور لحساب الانحرافات متوسط ​​ومستوى كثافة إشارة في المناطق ذات الاهتمام تركز على كل نوع مادية (الهواء أو الماء أو تفلون) وفقا لبروتوكول الشركة المصنعة.
   4. إبلاغ الموظفين CM أن ماسح التصوير المقطعي جاهز للاستخدام.
   5. التحقق من المعلومات الحيوان (رقم الهوية، والوزن، وتاريخ الميلاد) مع الموظفين سم.
5. تسجيل معلومات الموضوع إلى قاعدة بيانات المرضى.
   1. في وحدة التحكم CT الماسح الضوئي (على "الجانب البارد")، والوصول إلى نظام معلومات الأشعة الماسح الضوئي (RIS). تأكد من أن RIS يتم ملؤها مع تفاصيل الجدول الزمني للمسح.
   2. اختيار موضوع والتركيبة السكانية مثل رقم الهوية والعمر وتاريخ الميلاد، وتاريخ الامتحان الحالي. ثم، يجب على نوع الامتحان تعبئة تلقائيا.
   3. يدويا إدخال الوزن يخضع.
   4. اختيار الصحيح سوالتوجه bject في CT العملاقة (على سبيل المثال، أول رئيس والقدمين أولا، عرضة، ضعيف).

2. إعداد مجالات العمل في مختبر البدلة ABSL-4

1. إعداد الدرجة الثانية للسلامة الأحيائية مجلس الوزراء (BSC) أو التيار المنخفض الجدول في الغرفة الإجراءات الحيوان. تشغيل ش.م.ب (أو التيار المنخفض الجدول) على الأقل 10 دقيقة قبل الاستخدام.
   1. (ميثيل ايثيل البنزيل كلوريد الأمونيوم ن alkyl- كلوريد الأمونيوم ثنائي ميثيل البنزيل، ن ألكيل) محلول مطهر نظيفة وتطهير الأسطح الداخلية للBSC أو السطح العلوي من الجدول اسفل باستخدام مطهر وافق مثل 5٪ ثنائي الأمونيوم الرباعية. رش الأسطح الداخلية للBSC أو السطح العلوي من الجدول اسفل ومسح الأسطح الجافة بعد 10 دقيقة من وقت الاتصال. الرش ومسح الأسطح مع الايثانول 70٪ لإزالة مطهر المتبقية.
   2. المعدات مكان والإمدادات اللازمة في الجدول BSC أو اسفل، بما في ذلك المربع التخدير تحريض والحيوانية معالجة قفازات.
   رأ>
   3. إعداد سرير ماسح الصور المقطعية المحوسبة.
      1. انشاء الجهاز عقد الحيوان على السرير CT.
      2. انشاء العلامات الحيوية مراقبة للكشف عن معدل ضربات القلب وتشبع الأكسجين. إذا جلسة المسح أطول من 10 دقيقة، ومراقبة درجة الحرارة.
   4. إعداد آلة التخدير.
      1. تحقق من حجم الأيزوفلورين في المرذاذ وإضافة المزيد من الأيزوفلورين إذا لزم الأمر.
      2. إجراء اختبار تسرب من الضغط على الدائرة التنفس التخدير مع الأكسجين، والتحقق من الغاز هرب، والتفتيش بصريا آلة التخدير لتسرب ^1.
         1. إذا تم الكشف عن تسرب، وتحديد المصدر، تصحيح المشكلة، وإجراء اختبار تسرب المتابعة للتحقق من تم تنفيذها بشكل صحيح التصحيحات.
      3. وزن العلبة الكسح المتاح الذي يلتقط غاز مخدر النفايات. إذا العلبة هي ≥50 ز على الوزن الأولي من العلبة، استبدال علبة ^7.
   عنوان "> 3. نقل الحيوان من غرفة الحيوان الإجرائية وإعداد التخدير التعريفي في غرفة الماسح الضوئي CT (على" الجانب الساخن ")
   1. نقل قفص الإسكان غينيا خنزير من واحدة من غرف القوارض القابضة المجاورة لجناح التصوير في الدرجة وش.م.ب الثاني.
      1. التحقق من هوية الحيوان.
      2. إزالة بطاقة قفص والحفاظ مع الحيوان.
   2. فتح غطاء للقفص وارتداء قفازات جلد واقية الحيوانية على قفازات دعوى الضغط الإيجابي. اختيار برفق خنزير غينيا، وضع الحيوان في المربع التخدير التعريفي، وتغطية مربع مع غطاء.
   3. إزالة مربع التخدير تحريض تحتوي على الحيوان من ش.م.ب الدرجة الثانية ووضعه على عربة النقل.
   4. باستخدام عربة، واتخاذ الحيوان إلى غرفة ماسح التصوير المقطعي.
   5. في غرفة الماسح الضوئي CT، الاتصال فورا العلبة الكسح وآلة التخدير إلى مربع الاستقراء. بدوره على غاز الأكسجين إلى مربع تحريض وتعيين المرذاذ إلى delivإيه 4٪ الأيزوفلورين لتحريض الأولي التخدير ^8.
   6. مراقبة الحيوانات خلال تحريض التخدير لعمق كاف من التخدير (على سبيل المثال، لا يستجيب للمؤثرات الخارجية، لهجة العضلات والجهاز التنفسي مستقر ومعدل ضربات القلب) ^8.
   7. إيقاف التخدير إلى مربع الاستقراء عند تخدير خنزير غينيا تماما.

   4. ترتيب الموضوع على التصوير سرير في ماسح الصور المقطعية المحوسبة (على "الجانب ساخن")

   1. إزالة تخدير خنزير غينيا من صندوق الحث ومكان على السرير التصوير.
      1. وضع خنزير غينيا على وسادة عقد في وضعية الرقود.
      2. تطبيق مرهم للعين في كلتا العينين لحماية ظهارة القرنية من الجفاف.
   2. إدارة الصيانة الأيزوفلورين التخدير.
      1. وضع مخروط الأنف على خنزير غينيا وتشغيل الغاز لتقديم 1 لتر / دقيقة من الأكسجين إلى مخروط الأنف ^8.
      2. تعيين المرذاذ لتسليم 2-3٪ منالأيزوفلورين إلى خنزير غينيا عبر مخروط الأنف.
      3. مرة واحدة هذا الموضوع قد وصلت الطائرة المطلوب من التخدير (عدم الحركة، و~ 60 نفسا في الدقيقة)، والحد من المرذاذ الإعداد لتقديم 1،0-1،5٪ من الأيزوفلورين لصيانة التخدير.
      4. مراقبة العلامات الحيوية بما في ذلك درجة حرارة الجسم ومعدل ضربات القلب، ومعدل التنفس. إذا بدأ معدل التنفس لتسريع أو إبطاء، زيادة أو نقصان في المئة من الأيزوفلورين على التوالي ^9.
   3. توفير مصدر حرارة إضافية للحفاظ على خنزير غينيا درجة حرارة الجسم بين 37 و 39 درجة مئوية، وإذا لزم الأمر، اعتمادا على طول المتوقع من الحصول على البيانات وعمق التخدير الحفاظ ^8،9.
   4. تأمين غطاء من البلاستيك على الجزء العلوي من وسادة عقد.
   5. تقدم السرير التصوير في أنبوب الاحتواء.

   5. وضع حقل صورة مشاهدة

   1. تفعيل نظام ليزر (الموظفين التصوير) على "الجانب البارد" للالشوري CTanner الغرفة لوضع خنزير غينيا لالفحص بالاشعة المقطعية. استخدم الجدول "في" أزرار و "الخروج" لتغطية التشريح الفائدة في ظل مرمى الليزر.
   2. لضبط مجال الرؤية، استخدم زر ليزر لتحديد نقطة انطلاق على تشريح الفائدة.
   3. موظفو الاتصال سم على "الجانب الساخن" لوضع درع الرصاص بينهم وبين ماسح التصوير المقطعي.

   6. الحصول على صور

   1. الحصول على فحص مسح لوضع شريحة للصور الدراسة المقطعية وفقا لبروتوكول الشركة المصنعة.
   2. وصف وضع شريحة للصور دراسة CT على صور المسح.
   3. التنسيق مع موظفي "جانب الساخنة" إذا حقن المقابل لاستخدامه.
   4. الحصول على فحص الدراسة وفقا لبروتوكول الشركة المصنعة.
   5. إعادة بناء الصور المقطعية في وحدة الماسح الضوئي وفقا لبروتوكول الشركة المصنعة.
   6. إرسال الصور إلى أرشفة الصور ونظام الاتصالات. أداء مزيد من النوعية وغنى عنهntitative تحليلات من هذا النظام الأرشفة وفقا لبروتوكول الشركة المصنعة.

   7. بعد المسح الانتعاش

   1. نقل خنزير غينيا من الماسح الضوئي إلى قفص microisolator نظيفة مع الطعام ويعامل.
   2. عن طريق العربة، نقل القفص مع الحيوان إلى منطقة السكن فيها.
   3. مراقبة الحيوانات حتى تعافى تماما من التخدير.
   4. مرة واحدة تعافى تماما، والعودة القفص إلى ذات الكفاءة العالية جسيمات الهواء (HEPA) -filtered رفوف التهوية.

   8. تطهير خليج الماسح الضوئي ومعدات

   1. تطهير منطقة الخليج الماسح الضوئي (على سبيل المثال، السطوح التي كانت على تماس مباشر مع الحيوان، الماسح الضوئي، أرضية غرفة الماسح الضوئي، مقابض الأبواب) بمحلول الامونيا 5٪ ثنائي رباعي لفترة الاتصال من 10 دقيقة.
   2. شطف السطوح مع حل الإيثانول 70٪ بعد التعرض لمدة 10 دقيقة إلى حل الأمونيوم الرباعية المزدوج.
   3. مسح العناصر التي لا يمكن رشها مباشرةمع حل ثنائي الأمونيوم الرباعية (المعدات الإلكترونية الحساسة) بقطعة قماش مشبعة ثنائي رباعي الأمونيوم، تليها قطعة قماش مشبعة الإيثانول.

النتائج

الالتزام الصارم لجميع إجراءات السلامة وإجراءات التشغيل الموحدة للتعامل مع الحيوان هو ضروري للعمل بأمان في مختبر ABSL-4. نقل الحيوانات المصابة داخل مربع تحريض من الغرفة إجراء الحيوان إلى جناح التصوير يقلل من خطر تلوث الممرات المشتركة. وذلك باتباع الإ?...

Discussion

وقد أكد المواد السابقة في هذه السلسلة على تدريب مكثف، والاهتمام بالتفاصيل، وإجراءات السلامة، والضوابط الهندسية الإضافية المطلوبة للعمل بأمان في أقصى ^12،13 احتواء المختبر. أداء العمل بأمان هو أولوية قصوى في هذه المختبرات. هذه الفلسفة هي أكثر أهمية عند التعامل م?...

Materials

Name	Company	Catalog Number	Comments
Micro-Chem Plus	National Chemical Laboratories	255
CT scanner	Philips Healthcare
CT phantom	Philips Healthcare
Isovue-300 (CT contrast reagent)	Bracco Diagnostics	NDC 0270-1315-30
Ventilated rack	Lab Products
Micro-isolator cage	Lab Products
Biosafety cabinet	Nuaire
Anesthesia machine	SurgiVet	WWV9000
Anesthesia induction box	VetEquip
Anesthesia mask	Henry Schein
Isoflurane	Henry Schein
Waste gas scavenging canister	Fisher	F/AIR
Holding cushion
Ophthalmic ointment
Vital signs monitor	Bionet	BM3Vet
Mobile phone	Spectralink	8440
Blue Tooth ear piece
Wireless access points
Sperian positive-pressure suit	Honeywell Safety Products	BSL 4-2
Outer suit gloves (latex, Ansell Canners and Handlers)	Fisher	19-019-601
Outer suit gloves (nitrile/rubber, MAPA)	Fisher	2MYU1
Scrubs	Cintas	60975/60976
Socks	Cintas	944
Duct tape	Pack-N-Tape	51131069695
Towels	Cintas	2720
Zip lube	Amazon	B000GKBEJA