Sicherheitsvorkehrungen und Betriebsverfahren in einem (A) BSL-4-Labor: 4. Medizinische Bildgebende Verfahren

Zusammenfassung

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.

Zusammenfassung

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.

Einleitung

Die Mission des Nationalen Instituts für Allergien und Infektionskrankheiten (NIAID) Integrierte Forschungsanlage in Fort Detrick in Frederick MD (IRF-Friedrich) ist Infektionskrankheit Forschung durchführen Schwellen die klinischen Krankheitsprozesse zu verstehen, die mit der Schwere der mikrobiellen induzierten korrelieren Krankheit. Das IRF-Frederick hat eine einzigartige Fähigkeit der medizinischen Bildgebung in Tiermodellen hoch Folge Pathogene in einem ABSL-4 Labor ¹ durchzuführen. Die Bildgebungsverfahren zur Verfügung Ermittler umfassen: Computertomographie (CT), Magnetresonanztomographie (MRI), Positronenemissionstomographie (PET), Single-Photon-Computer-Tomographie (SPECT), Ultraschall, Röntgen, Fluoroskopie und. Die Forscher nutzen verfügbaren Imaging-Funktionen Fortschreiten der Krankheit zu überwachen und zu bewerten Wirksamkeit von Interventionen, wie medikamentöse Behandlung und Impfung, in Längsschnittstudien.

Die Bildgebungsmodalitäten an der IRF-Frederick waren speziellentwickelt , um die Kernkomponenten der Anlage zu halten außerhalb des Hochsicherheits ^2,3 und zugänglich für Wartung und Reparatur. Dieser Entwurf trennt die Imaging-Suite in "hot" (mit Erreger) und "kalten Seite." Um diese Trennung zu erreichen, speziell Rohre wurden konstruiert , um Hoch Einschließungsraum in die Bohrungen jedes Bildgebungsmodalität (Abbildung 1) erstrecken. Zusätzlich zu den biologischen Eindämmung Bereitstellung schützen diese Rohre die Bildgeräte von Gasen und Chemikalien verwendet, um die High-Containment-Labor zu dekontaminieren. Imaging Wissenschaftler und Techniker arbeiten die Scanner von der "kalten Seite", während Vergleichende Medizin (CM) Personal Griff und überwachen Tiere auf der "heißen Seite". Da das CM Mitarbeiter müssen eng mit den Imaging-Wissenschaftler arbeiten, um diese Experimente koordinieren, kann diese Trennung in der Kommunikation Herausforderungen führen.

Nach der Auswertung waren Optionen zur Verfügung, CM Personal ausausgestattet mit Bluetooth-Ohrstücke, die kurzwelligen Ultrahochfrequenz-Radiowellen zu Telefonen anrufen, um den Imaging-Personal außerhalb des Containments zu übertragen. Durch die Gestaltung der Anlage, hatte Wireless Access Points in jedem Zimmer installiert werden durch die Schichten von Zement und Stahl zwischen dem "heißen" und "kalten Seite" verursachte Signalstörungen zu überwinden. Daher ist die Kommunikation zwischen CM Personal laut Positivdruckanzüge und Imaging-Mitarbeiter außerhalb High Containment trägt, ist jetzt zuverlässig. Kameras haben auch auf der heißen Seite der Abbildungsräume installiert Personal zur Abbildung Aktivität auf der "heißen Seite" zu sehen. Mit den Kameras kann die Bildgebung Mitarbeiter führen CM Techniker mit Tier Positionierung oder irgendwelchen Änderungen in letzter Minute an das Bildgebungsprotokoll.

Alle Arbeiten in der IRF-Frederick ABSL-4 Anzug Labor erfordert Personal Einkapseln positive Druckanzüge ⁴ zu tragen. diese Anzügen reduziert Mobilität, und die schwere spätx Handschuhe mit dem Anzug befestigt plus bis zu drei zusätzliche Schichten Handschuhe Kompromisse Geschicklichkeit. Das Ergebnis ist, dass die Verfahren länger dauern und Aufgaben, die Feinmotorik erfordern, sind viel schwieriger. Da die Biosicherheitsstufe erhöht sich, die Behandlung der Tiere und Manipulationen werden anspruchsvoller und zeitaufwendig, vor allem bei Kleintieren. Verfahren in einem ABSL-4 Labor können bis zu 2-3 mal länger als ein ABSL-2 Labor nehmen.

Der Zweck dieses Artikels ist es visuell auf die Herausforderungen zeigen im Zusammenhang mit Imaging-Tiermodellen in einer ABSL-4-Umgebung unter Verwendung von CT-Scan-Vorgang eines Meerschweinchens als Beispiel.

Protokoll

Dieses Protokoll hält sich an die folgenden Tierpflege-Richtlinien. Die Tiere wurden in einer Einrichtung untergebracht von der Association akkreditiert für Evaluierung und Akkreditierung von Labor Animal Care International. Alle experimentellen Verfahren wurden vom Nationalen Institut für Allergie und Infektionskrankheiten, Abteilung für klinische Forschung, Tierpflege und Use Committee und waren in Übereinstimmung mit den Tierschutzgesetz Vorschriften, Public Health Service Politik und der Leitfaden für die Pflege und Verwendung genehmigt Laboratory Animals Empfehlungen.

1. Bereiten Sie CT-Scanner (auf "Cold Side")

1. Erhaltung der Röntgenröhre
   1. Stellen Sie sicher, dass kein Mitarbeiter im Scanraum und der Objekttisch ist leer.
   2. Führen Sie das Rohr Konditionierungsverfahren in Übereinstimmung mit den Spezifikationen des Scanner-Herstellers.
2. Führen Sie Luftkalibrierung
   1. Achten Sie darauf, dass keine Gegenstände in der Scan-Bereich sind.
   2. Führen Sie die Luftkalibrierungsverfahren in Übereinstimmung mit den Spezifikationen des Scanner-Herstellers. Auf vielen Plattformen, diese Kalibrierung ist auto- oder halbautomatisch.
3. Führen Sie Qualitätskontrolle Scan (auf "Hot Side")
   1. Füllen Sie die ABSL-4 Anzug Labor Zulassungsverfahren (dargelegt im Detail in Bezug auf ⁵⁾ mit der Zugabe von einem zusätzlichen Schritt. Wenn Verfahren Exposition gegenüber radioaktiven Materialien beinhalten, ein Dosimeter auf die scheuert unter dem Schutzanzug befestigen. Schalten Sie in das Dosimeter alle 2 Monate für die Berechnung der Strahlenexposition.
   2. Setzen Sie den CT Kopf und Körperphantom, die aus Luft, Wasser und Teflon, in der entsprechenden Halterung auf der Scan-Tisch gemacht wird.
4. Führen Sie Qualitätskontrolle Scan (auf "Cold Side")
   1. Von der kalten Seite, vorab das Phantom in die Mitte der Bohrung ^6.
   2. Erwerben Sie ein Scan-Labor standardisierte Qualitätskontrolle (QC) Parameter ens miture ist der Scanner innerhalb der Spezifikationen des Herstellers.
   3. Führen Sie QC computerisierte Analyse von Bildern Mittelwert und Standardabweichungen der Signalintensität innerhalb der Regionen von Interesse über jede Materialart (Luft, Wasser oder Teflon) zentriert zu berechnen nach dem Protokoll des Herstellers.
   4. Benachrichtigen CM Mitarbeiter, dass der CT-Scanner für den Einsatz bereit ist.
   5. Überprüfen Sie, ob das Tier Informationen (Identifikationsnummer, Gewicht, Geburtsdatum) mit dem CM-Personal.
5. Registrieren Sie Fachinformationen in die Patientendatenbank.
   1. Bei der CT-Scanner-Konsole (auf der "kalten Seite"), öffnen Sie das Radiologie-Informationssystem des Scanners (RIS). Überprüfen Sie, ob die RIS mit den Details der Scan-Zeitplan aufgefüllt wird.
   2. Wählen Sie die aktuelle Thema und demografischen Merkmalen wie Identifikationsnummer, Alter, Geburtsdatum und Prüfungstermin; dann sollte der Untersuchungstyp automatisch zu füllen.
   3. Geben Sie manuell Thema Gewicht.
   4. Wählen Sie die richtige subject Orientierung in CT - Gantry (zB Kopf zuerst, Füße zuerst, anfällig, auf dem Rücken).

2. Bereiten Sie Arbeitsbereiche in der ABSL-4 Anzug Labor

1. Bereiten Sie die Klasse II Biosicherheitswerkbank (BSC) oder Absaugtisch im Tierbehandlungsraum. Schalten Sie BSC (oder Absaugtisch) mindestens 10 Minuten vor dem Gebrauch.
   1. Sauber und Innenflächen der BSC oder der oberen Oberfläche der Abwind Tabelle ein zugeDesinfektionsMittel, wie beispielsweise 5% dual quaternären Ammonium (n-alkyl- dimethyl benzyl-ammoniumchlorid, n-Alkyl-dimethyl benzyl-ammoniumchlorid ethyl) Desinfektionslösung zu desinfizieren. Spray Innenflächen der BSC oder der Oberseite des Absaugtisch und wischen Sie Oberflächen trocken nach 10 min Kontaktzeit. Sprüh- und Wischflächen mit 70% Ethanol Restdesinfektionsmittel zu entfernen.
   2. Platz Ausrüstungen und Zubehör in der BSC oder Absaugtisch benötigt, einschließlich der Narkoseeinleitung Kasten und Behandlung der Tiere Handschuhe.
   ol>
   3. Bereiten Sie die CT-Scanner-Bett.
      1. Set-up das Tier Haltevorrichtung auf dem CT-Bett.
      2. Set-up überwachen die Vitalherzfrequenz und Sauerstoffsättigung zu detektieren. Wenn Scan-Sitzung länger als 10 min, Überwachung der Temperatur.
   4. Bereiten Sie die Anästhesie-Maschine.
      1. Überprüfen Sie die Isofluran-Volumen im Verdampfer und Isofluran hinzufügen, wenn nötig.
      2. Führen Sie eine Dichtigkeitsprüfung durch das Anästhetikum Atemkreislauf mit Sauerstoff unter Druck, für entwichene Gas Prüfung und Sichtkontrolle der Anästhesiegerät auf Undichtigkeiten ^1.
         1. Wird ein Leck festgestellt wird, bestimmen die Quelle, das Problem zu beheben, und führen Sie eine Follow-up-Lecktest, um Korrekturen zu überprüfen wurden ordnungsgemäß umgesetzt werden.
      3. Wiegen Sie die Einweg-Scavenging Kanister, der Abfall Narkosegas einfängt. Wenn der Kanister ≥50 g über das Anfangsgewicht des Behälters ist, ersetzen Kanister ^7.
   title "> 3. Tiertransport von Tierbehandlungsraum und Vorbereitung der Narkoseeinleitung in CT-Scanner Zimmer (auf" Hot Side ")
   1. Übertragen Sie den Käfig Gehäuse Meerschweinchen aus einer der Nagetier-Holding-Zimmer Neben dem Imaging-Suite in die Klasse II BSC.
      1. Überprüfen Sie die Tier-ID.
      2. Entfernen Sie die Käfigkarte und halten mit dem Tier.
   2. Öffnen Sie den Deckel auf den Käfig und don Tierschutzlederhandschuhe über den positiven Druckanzug Handschuhe. holen Sie vorsichtig das Meerschweinchen, legen Tier in der Narkoseeinleitung Feld und decken die Box mit dem Deckel.
   3. Entfernen Sie die Narkoseeinleitung Feld, das Tier aus der Klasse II BSC enthält, und legen Sie es auf einem Transportwagen.
   4. Mit dem Wagen, nehmen das Tier zu dem CT-Scanner Raum.
   5. In dem CT-Scanner-Raum, schließen sofort die Fänger Kanister und Anästhesiegerät zu dem Induktionsfeld. Schalten Sie das Sauerstoffgas dem Induktionsfeld und stellen Sie den Verdampfer zu deliver 4% Isofluran für die anfängliche Einleitung der Narkose ^8.
   6. Überwachen Sie das Tier während der Narkoseeinleitung für eine ausreichende Narkosetiefe (zB nicht mehr reagiert auf äußere Reize, Muskeltonus, stabile Atmungs- und Herzfrequenz) ^8.
   7. Drehen Sie die Anästhesie an den Induktionsfeld aus, wenn das Meerschweinchen vollständig betäubt.

   Vereinbaren 4. Vorbehaltlich on Imaging-Bett im CT-Scanner (auf "Hot Seite")

   1. Entfernen Sie den narkotisierten Meerschweinchen aus dem Induktions-Box und auf den Imaging-Bett.
      1. Legen Sie das Meerschweinchen auf dem Haltekissen in Bauchlage.
      2. Bewerben Augensalbe in beiden Augen vor dem Austrocknen des Hornhautepithels zu schützen.
   2. Verwalten Wartung Isofluran-Narkose.
      1. Setzen Sie den Nasenkegel auf das Meerschweinchen und schalten Sie auf Gas zu liefern 1 l / min Sauerstoff in die Nase Kegel ^8.
      2. Stellen Sie den Verdampfer 2-3% zu liefernIsofluran auf das Meerschweinchen über die Nase Kegel.
      3. Sobald der Gegenstand die gewünschte Ebene der Anästhesie (keine Bewegung, ~ 60 Atemzüge pro Minute) erreicht hat, reduzieren Sie den Verdampfer Einstellung 1,0-1,5% Isofluran für die Aufrechterhaltung der Anästhesie zu liefern.
      4. Überwachen der Vital einschließlich Körpertemperatur, Herzfrequenz und Atemfrequenz. Wenn die Atemfrequenz beginnt den Prozentsatz der Isofluran zu beschleunigen oder zu verlangsamen, zu erhöhen bzw. zu verringern ^9.
   3. Bieten eine zusätzliche Wärmequelle guinea pig Körpertemperatur zwischen 37 und 39 ° C, falls erforderlich, in Abhängigkeit von der voraussichtlichen Dauer der Datenerfassung und der Narkosetiefe ^8,9 aufrecht zu erhalten.
   4. Sichern Sie sich eine Kunststoffabdeckung über die Oberseite des Haltekissen.
   5. Vorausaufnahmebett in Aufnahmerohr.

   5. Einstellen der Bildsichtfeld

   1. Aktivieren Sie das Lasersystem (Imaging-Personal) auf der "kalten Seite" des CT scanner Raum das Meerschweinchen für CT-Scan zu positionieren. Verwenden Sie die Tabelle "in" und "out" um die Anatomie von Interesse unter den Laser-Fadenkreuz zu decken.
   2. Um das Sichtfeld einstellen, verwenden Sie den Laser, um den Startpunkt über die Anatomie von Interesse zu setzen.
   3. Kontakt CM Personal auf "heißen Seite" eine Bleiabschirmung zwischen sich zu setzen und dem CT-Scanner.

   6. Acquire Bilder

   1. Erwerben Umfrage Scan für Stück Platzierung für CT-Untersuchung von Bildern gemäß dem Protokoll des Herstellers.
   2. Verschreiben Scheibe Platzierung für CT-Untersuchung von Bildern auf Umfrage Bilder.
   3. Koordinieren Sie mit "heißen Seite" Personal, wenn Kontrastmittelinjektion verwendet werden soll.
   4. Erwerben Studie Scan nach dem Protokoll des Herstellers.
   5. Rekonstruieren von CT-Bildern am Scanner-Konsole gemäß dem Protokoll des Herstellers.
   6. Senden Sie Bilder an einem Bildarchivierungs- und Kommunikationssystem. Führen Sie weitere qualitative und quantitative Analysen von diesem System die Archivierung dem Protokoll des Herstellers nach.

   7. Post-Scan-Recovery-

   1. Übertragen Meerschweinchen aus dem Scanner zu einem sauberen Käfig Mikroisolator mit Essen und Leckereien.
   2. Mit dem Wagen, transportieren Sie den Käfig mit Tier zurück in seine Gehäusebereich.
   3. Überwachen Sie das Tier, bis es vollständig aus der Narkose erholt.
   4. Einmal vollständig erholt, bringen Sie den Käfig mit dem Hoch Efficiency Particulate Air (HEPA) -filtered belüfteten Racks.

   8. Desinfektion von Scanner Bay und Ausrüstung

   1. Desinfizieren Sie den Scanner Buchtbereich (zB Oberflächen , die mit dem Tier, dem Scanner, Scanner Raumboden, Türgriffe in direktem Kontakt) mit einem 5% Dual quartären Ammoniumlösung für eine Kontaktzeit von 10 min.
   2. Rinse Oberflächen mit einer 70% igen Ethanollösung nach 10 min Exposition gegenüber dual quaternären Ammoniumlösung.
   3. Wischen Sie Gegenstände, die nicht direkt aufgesprüht werden kannmit zwei quaternären Ammoniumlösung (empfindliche elektronische Geräte) mit einem Dual-quaternären-ammonium-gesättigten Tuch durch eine Ethanol-gesättigte Tuch gefolgt.

Ergebnisse

Die strikte Einhaltung aller Sicherheitsverfahren und Standardarbeitsanweisungen für die Behandlung der Tiere ist von wesentlicher Bedeutung für sicher in einem ABSL-4 Labor arbeiten. Übertragen von infizierten Tieren innerhalb der Induktionsfeld aus dem Tierverfahren Raum zur Abbildungs ​​suite minimiert das Risiko der Kontamination von gemeinsamen Korridore. Nach den Verfahren erforderlich, keine Labor erworbene Infektionen oder Kreuzkontamination von Versuchstieren wurde währe...

Diskussion

Frühere Artikel dieser Serie haben die umfassende Ausbildung, die Liebe zum Detail, Sicherheitsverfahren hervorgehoben und zusätzliche technische Massnahmen erforderlich sicher in einem Hochsicherheitslabor ^12,13 zu arbeiten. Durchführung von Arbeiten sicher ist die höchste Priorität in diesen Laboratorien. Diese Philosophie ist noch wichtiger , wenn sie mit lebenden Tieren durch zusätzliche Gefahren wie das Potential für Arbeits infizierten Tieren Bisse oder Kratzer zu verursachen , oder ⁷ ...

Materialien

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