Medidas de seguridad y procedimientos de operación en una (A) BSL-4 de laboratorio: 4. Procedimientos de imágenes médicas

Resumen

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.

Resumen

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.

Introducción

La misión del Instituto Nacional de Alergia y Enfermedades Infecciosas (NIAID) Instalación de Investigación Integrada en Fort Detrick en Frederick MD (IRF-Frederick) es llevar a cabo la investigación de enfermedades infecciosas emergentes para entender los procesos de la enfermedad clínica que se correlacionan con la gravedad de microbiana inducida enfermedad. La IRF-Frederick tiene una capacidad única para realizar imágenes médicas en modelos animales de patógenos de graves consecuencias en un laboratorio ABSL ^4-1. Las técnicas de imagen disponibles para los investigadores incluyen: la tomografía computarizada (TC), resonancia magnética (IRM), tomografía por emisión de positrones (PET), tomografía computarizada de fotón único (SPECT), ultrasonidos, rayos X y fluoroscopia. Los investigadores utilizan las capacidades de imágenes disponibles para controlar la progresión de la enfermedad y evaluar la eficacia de las intervenciones, tales como el tratamiento farmacológico y la vacunación, en estudios longitudinales.

Las técnicas de imagen en el IRF-Frederick eran específicamentediseñado para mantener los componentes básicos de los aparatos fuera de alta contención ^2,3 y accesibles para su mantenimiento y reparación. Este diseño separa el conjunto de imágenes en "caliente" (que contiene patógenos) y "fríos lados." Para lograr esta separación, los tubos especialmente diseñados se construyeron para ampliar el espacio de alta contención en los taladros de cada modalidad de imagen (Figura 1). Además de proporcionar la contención biológica, estos tubos protegen el equipo de formación de imágenes a partir de gases y productos químicos utilizados para descontaminar el laboratorio de alta contención. Los científicos de imagen y tecnólogos operan los escáneres desde el "lado frío", mientras Medicina Comparada (CM) manija del personal y observar a los animales en el "lado caliente". Dado que el personal de CM debe trabajar en estrecha colaboración con los científicos de imagen para coordinar estos experimentos, esta separación puede dar lugar a problemas de comunicación.

Después de evaluar las opciones disponibles, el personal CM estaban fueraequipado con piezas de oreja Bluetooth que transmiten ondas de radio de alta frecuencia ultra-corta longitud de onda a los teléfonos que se utilizan para llamar al personal de imagen fuera de la contención. Debido al diseño de la instalación, puntos de acceso inalámbricos tuvieron que ser instalados en cada una de las habitaciones para superar la interferencia de la señal causada por las capas de cemento y acero entre la "caliente" y "frío" lados. Por lo tanto, la comunicación entre el personal de CM con trajes de presión positiva ruidosos y personal de imágenes de alta contención exterior es ahora fiable. Las cámaras también se han instalado en el lado caliente de las habitaciones de imágenes para obtener imágenes de personal para ver la actividad en el "lado caliente". Con las cámaras, el personal de imágenes puede guiar a los técnicos CM con el posicionamiento animal o cualquier cambio de última hora en el protocolo de formación de imágenes.

Todos los trabajos en el IRF-Frederick-4 ABSL laboratorio juego requiere que el personal de llevar trajes de encapsular ⁴ con presión positiva. El uso de estos trajes reduce la movilidad, y la pesada tardex guantes unidos al traje más un máximo de tres capas adicionales de guantes compromisos destreza. El resultado es que los procedimientos requieren más tiempo para completar y tareas que requieren habilidades motoras finas son mucho más difíciles. A medida que aumenta el nivel de bioseguridad, manejo de animales y manipulaciones vuelto más difícil y consume mucho tiempo, sobre todo con los animales pequeños. Procedimientos en un laboratorio ABSL-4 pueden tomar hasta 2-3 veces más largo que un laboratorio ABSL-2.

El propósito de este artículo es demostrar visualmente los retos asociados con modelos animales de imágenes en un entorno ABSL-4 utilizando el procedimiento de TC de un conejillo de indias como un ejemplo.

Protocolo

Este protocolo se adhiere a las siguientes pautas para el cuidado de los animales. Los animales fueron alojados en una instalación acreditada por la Asociación para la Evaluación y Acreditación de Laboratorio Animal Care International. Todos los procedimientos experimentales fueron aprobados por el Instituto Nacional de Alergia y Enfermedades Infecciosas, División de Investigación Clínica, Cuidado de Animales y el empleo y estaban en conformidad con los reglamentos de la Ley de Bienestar Animal, la política del Servicio de Salud Pública, y la Guía para el Cuidado y Uso de recomendaciones Animales de laboratorio.

1. Preparar escáner CT (en "frío Lado")

1. Acondicionar el tubo de rayos X
   1. Compruebe que ningún miembro del personal se encuentra en la sala de exploración y la tabla sujeto está vacía.
   2. Ejecutar el procedimiento de los tubos acondicionado de acuerdo con las especificaciones del fabricante del escáner.
2. Realizar Aire Calibración
   1. Asegúrese de que no hay objetos en el campo de la exploración.
   2. Realice el procedimiento de calibración de aire, de acuerdo con las especificaciones del fabricante del escáner. En muchas plataformas, esta calibración es automático o semi-automático.
3. Realizar una Exploración de control de calidad (en "caliente Side")
   1. Completar los procedimientos de entrada de laboratorio ABSL-4 juego (descrito en detalle en ^la referencia ⁵⁾ con la adición de un paso adicional. Si los procedimientos implican la exposición a materiales radioactivos, una pinza de un dosímetro de los matorrales bajo el traje de protección. A su vez en el dosímetro cada 2 meses para el cálculo de la exposición a la radiación.
   2. Coloque la cabeza y el cuerpo fantasma CT, el cual está hecho de aire, agua y teflón, en el soporte adecuado en la mesa de exploración.
4. Realizar una Exploración de control de calidad (en "frío Lado")
   1. Desde el lado frío, avanzar el fantasma en el centro del orificio ^6.
   2. Adquirir una exploración utilizando parámetros de control de calidad de laboratorio estandarizado (QC) para ensUre el escáner está dentro de las especificaciones del fabricante.
   3. Realizar el análisis computarizado de control de calidad de las imágenes para el cálculo de las desviaciones medias y estándar de intensidad de la señal dentro de las regiones de interés centrado sobre cada tipo de material (aire, agua o teflón) según el protocolo del fabricante.
   4. Alertar al equipo de CM que el escáner CT está listo para su uso.
   5. Verificar la información de los animales (número de identificación, peso, fecha de nacimiento) con el personal de CM.
5. Registrar información de sujeto en la Base de Datos del Paciente.
   1. En la consola del escáner de tomografía computarizada (en el "lado frío"), acceso a sistema de información radiológica del escáner (RIS). Compruebe que el RIS se rellena con los detalles de la planificación del análisis.
   2. Seleccione el tema y los datos demográficos tales como el número de identificación, edad, fecha de nacimiento y fecha de examen en curso; a continuación, el tipo de examen debe rellenar automáticamente.
   3. introducir manualmente peso del sujeto.
   4. Seleccione su correctabject orientación en la TC de pórtico (por ejemplo, de cabeza, los pies por delante, en decúbito prono, supino).

2. Preparar las áreas de trabajo en el Laboratorio Traje ABSL-4

1. Preparar el II Gabinete de Bioseguridad Clase (BSC) o Cuadro de tiro descendente en la sala de procedimientos animal. Activar el BSC (o mesa de aspiración) al menos 10 minutos antes de su uso.
   1. solución desinfectante (cloruro de dimetil bencil amonio etil cloruro de dimetil bencil amonio n-alquilo, N-alquil) Limpiar y desinfectar superficies interiores del BSC o la superficie superior de la mesa de aspiración con un desinfectante aprobado, tal como 5% de amonio cuaternario dual. Rocíe las superficies interiores del BSC o la superficie superior de la mesa de aspiración y limpie las superficies secas después de 10 minutos de tiempo de contacto. Rocíe y limpie las superficies con un 70% de etanol para eliminar los restos de desinfectante.
   2. equipos y suministros necesarios lugar en la tabla de BSC o corriente descendente, incluyendo la caja de inducción de la anestesia y guantes de manipulación de animales.
   ol>
   3. Preparar la cama del escáner CT.
      1. Puesta en marcha el dispositivo de confinamiento en la cama CT.
      2. Puesta en marcha Los monitor de signos vitales para detectar la frecuencia cardiaca y saturación de oxígeno. Si sesión de exploración es más largo de 10 min, temperatura de vigilancia.
   4. Preparar la máquina de anestesia.
      1. Comprobar el volumen de isoflurano en el vaporizador y añadir más si es necesario isoflurano.
      2. Realizar una prueba de fugas mediante la presurización del circuito de respiración anestésico con oxígeno, la comprobación de gas escapado, y la inspección visual de la máquina de anestesia que no haya fugas ^1.
         1. Si se detecta una fuga, determinar el origen, corrija el problema y realizar una prueba de fugas de seguimiento para verificar efectuaron algunas correcciones correctamente.
      3. Pesar el recipiente de eliminación desechable que captura gas anestésico residuos. Si el bote es ≥50 g por encima del peso inicial de la lata, bote de sustituir a ^7.
   título "> 3. Transporte de Animales del animal sala de procedimientos y preparación de inducción de la anestesia en la sala del escáner CT (en" caliente Side ")
   1. La transferencia de la Vivienda de la jaula del conejillo de Indias de uno de los roedores Holding habitaciones adyacentes a la Suite de imagen en el BSC Clase II.
      1. Verificar el ID de animales.
      2. Retire la tarjeta de jaula y mantener con el animal.
   2. Abra la tapa de la jaula y ponerse los guantes de cuero de protección de los animales durante los guantes traje de presión positiva. recoger suavemente hacia arriba el conejillo de indias, colocar los animales en la caja de la inducción anestésica, y la cubierta de la caja con la tapa.
   3. Retire la caja de la inducción anestésica que contiene el animal desde el BSC Clase II y colocarlo en un carro de transporte.
   4. Uso de la cesta, llevar al animal a la sala del escáner CT.
   5. En la sala del escáner CT, conecte inmediatamente el recipiente de barrido y la máquina de anestesia para el cuadro de inducción. Encienda el gas oxígeno a la caja de inducción y establecer el vaporizador para deliver 4% de isoflurano para la inducción de la anestesia inicial ^8.
   6. Vigilar el animal durante la inducción de la anestesia para una adecuada profundidad de la anestesia (por ejemplo, que no responde a los estímulos externos, tono muscular, respiratorio estable y la frecuencia cardíaca) ^8.
   7. Apagar la anestesia a la caja de la inducción cuando el conejillo de indias está totalmente anestesiado.

   4. Organizar Asunto sobre Imágenes Cama en el escáner CT (el "lado caliente")

   1. Retire el anestesiada conejillo de Indias de la caja de inducción y colocar en la cama de imagen.
      1. Coloque el conejillo de indias en el cojín de retención en una posición de decúbito prono.
      2. Aplique un ungüento oftálmico en ambos ojos para proteger el epitelio corneal se sequen.
   2. Mantenimiento administrar anestesia isoflurano.
      1. Colocar el cono de la nariz en el conejillo de indias y encender el gas para entregar 1 L / min de oxígeno en el cono de la nariz ^8.
      2. Establecer el vaporizador para entregar un 2-3% deisoflurano al conejillo de indias a través del cono de la nariz.
      3. Una vez que el sujeto ha alcanzado el plano deseado de la anestesia (sin movimiento, ~ 60 respiraciones por minuto), reducir el ajuste para entregar 1,0-1,5% de isoflurano para el mantenimiento de la anestesia vaporizador.
      4. Monitorear los signos vitales, incluyendo la temperatura corporal, la frecuencia cardíaca y la frecuencia respiratoria. Si la frecuencia respiratoria comienza a acelerar o reducir la velocidad, aumentar o disminuir el porcentaje de isoflurano, respectivamente ^9.
   3. Proporcionar una fuente de calor adicional para mantener la temperatura corporal conejillo de indias entre 37 y 39 ° C, si es necesario, en función de la duración prevista de la adquisición de datos y la profundidad de la anestesia mantiene ^8,9.
   4. Asegurar una cubierta de plástico sobre la parte superior de la almohadilla de retención.
   5. Avanzar en la cama de imagen en el tubo de contención.

   5. Configurar la imagen del campo de visión

   1. Activar el sistema láser (personal de imagen) en el "lado frío" del sc CTAnner habitación para colocar el conejillo de indias de la TC. Utilice la tabla "en" botones y "fuera" para cubrir la anatomía de interés bajo el punto de mira láser.
   2. Para establecer el campo de visión, utilice el botón de láser para establecer el punto de partida sobre la anatomía de interés.
   3. Personal de contacto CM en "lado caliente" para colocar una placa de plomo entre ellos y el escáner CT.

   6. Obtener imágenes

   1. Adquirir encuesta de exploración para la colocación de la rebanada por imágenes CT estudio de acuerdo con el protocolo del fabricante.
   2. Prescribir la colocación rebanada de imágenes de estudio de TC en las imágenes de la encuesta.
   3. Coordinar con el personal "lado caliente" si la inyección de contraste se va a utilizar.
   4. Adquirir exploración de estudio de acuerdo con el protocolo del fabricante.
   5. Reconstruir las imágenes de TC en la consola del escáner de acuerdo con el protocolo del fabricante.
   6. Enviar imágenes a un archivo de imágenes y comunicación. Realizar más cualitativa y quantitative análisis de este sistema de archivo de acuerdo con el protocolo del fabricante.

   7. Recuperación Post-scan

   1. Transferir conejillo de indias de la superficie del escáner a una jaula limpia microisolator con los alimentos y golosinas.
   2. Utilizando el carro, el transporte de la jaula con animales de nuevo a su área de vivienda.
   3. Vigilar el animal hasta que esté completamente recuperado de la anestesia.
   4. Una vez recuperado por completo, volver la jaula a la alta eficiencia (HEPA) -filtered bastidores ventilados.

   8. Desinfección de escáner Bay y Equipos

   1. Desinfectar el área de la bahía del escáner (por ejemplo, las superficies que estuvieron en contacto directo con el animal, escáner, escáner piso de la sala, tiradores de las puertas) con una solución de amonio cuaternario de doble 5% para un tiempo de contacto de 10 min.
   2. Enjuague las superficies con una solución de etanol al 70% después de una exposición de 10 min a la solución de amonio cuaternario dual.
   3. Limpiar los artículos que no se pueden rociar directamentecon una solución de amonio cuaternario dual (equipo electrónico sensible) con un paño de doble cuaternario de amonio saturado, seguido de un paño saturado con etanol.

Resultados

La adhesión estricta a todos los procedimientos de seguridad y procedimientos operativos estándar para el manejo de animales es esencial para trabajar con seguridad en un laboratorio ABSL-4. Transferencia de animales infectados dentro de la caja de la inducción de la sala de procedimiento de los animales a la sala de proyección de imagen minimiza el riesgo de contaminación de los pasillos comunes. Siguiendo los procedimientos necesarios, no hay infecciones adquiridas en el laborator...

Discusión

Artículos anteriores de esta serie han hecho hincapié en la amplia formación, atención al detalle, los procedimientos de seguridad y los controles de ingeniería adicionales necesarias para trabajar con seguridad en un laboratorio de contención máxima de ^12,13. Realización de trabajos con seguridad es la máxima prioridad en estos laboratorios. Esta filosofía es aún más importante cuando se trabaja con animales vivos debido a riesgos adicionales como la posibilidad de que los animales infectados par...

Materiales

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