（A）BSL-4実験室での安全上のご注意と操作手順：4.メディカルイメージング手順

要約

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.

要約

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.

概要

国立アレルギー感染症研究所（NIAID）フレデリックMD（IRF-フレデリック）でフォート・デトリックで統合された研究施設の使命はの重症度と相関臨床疾患の過程を理解するために、感染症の研究を新興実行することである微生物によって誘発されます疾患。 IRF-フレデリックはABSL-4実験室¹で高結果の病原体の動物モデルにおいて、医用イメージングを実行するためのユニークな能力を持っています。研究者が利用可能なイメージングモダリティには：コンピュータ断層撮影（CT）、磁気共鳴イメージング（MRI）、陽電子放出断層撮影（PET）、単一光子コンピュータ断層撮影（SPECT）、超音波、X線、および透視。研究者は、縦断的研究では、このような薬物治療とワクチン接種のように、疾患の進行を監視し、介入の有効性を評価するために利用可能な画像処理機能を使用します。

IRF-フレデリックでのイメージングモダリティは、具体的にしました高封じ込め^2,3の外に機器のコアコンポーネントを維持するために設計されており、メンテナンスや修理のためにアクセス可能。このデザインは、「ホット」（病原体を含む）とにイメージングスイートを分離する「コールド側面。」この分離を達成するために、特別に設計されたチューブは、各撮像モダリティ（ 図1）の穴に高収納空間を拡張するために構築しました。生物学的封じ込めを提供することに加えて、これらのチューブは、高封じ込め実験室を除染するために使用されるガスや薬品からの撮像機器を保護します。比較医学（CM）スタッフのハンドルとは、「高温側」に動物を監視しながら、イメージング科学者や技術者は、「​​低温側」からスキ​​ャナを操作します。 CMのスタッフは、これらの実験を調整するイメージング科学者と緊密に連携しなければならないので、この分離は、通信上の問題をもたらすことができます。

利用可能なオプションを評価した後、CMのスタッフが出ていました格納容器の外で撮影スタッフを呼び出すために使用される電話に短波長の超高周波電波を送信するブルートゥースイヤーピースを装着しました。施設の設計に、無線アクセスポイントは「ホット」と「コールドサイド」の間にセメントや鉄鋼の層に起因する信号干渉を克服するために、各部屋に設置する必要がありました。このように、高封じ込め外騒々しい正圧スーツや撮影スタッフを身に着けているCMのスタッフ間のコミュニケーションは今信頼性があります。カメラはまた、「高温側」の活動を見るためにスタッフを撮影するための撮影室の高温側にインストールされています。カメラで、撮影スタッフは動物の位置や撮影プロトコルへの直前の変更でCMの技術者を導くことができます。

IRF-フレデリックABSL-4スーツの実験室でのすべての作業はスーツ^4をカプセル化^する正圧を着用するスタッフが必要です。これらのスーツを身に着けていることは、モビリティを減少させ、そして重い後半X手袋スーツに取り付けられたプラスの手袋の最大3つの追加の層は器用さを損ないます。結果は、手続きが完了するまでに時間がかかると微細運動技能を必要とするタスクは、はるかに困難なことです。バイオセーフティーレベルが増加すると、動物の取り扱いと操作は、特に小動物で、より困難で時間がかかるとなります。 ABSL-4実験室の手順ではABSL-2研究室よりも2-3倍長くかかることがあります。

視覚的例として、モルモットのCTスキャンの手順を使用してABSL-4環境でのイメージング動物モデルに伴う課題を実証するために、この記事の目的です。

プロトコル

このプロトコルは、以下の動物のケアのガイドラインに準拠しています。動物は、評価と実験動物管理インターナショナルの認定協会の認定を受けて施設に収容しました。全ての実験手順は、国立アレルギー感染症研究所、臨床研究の部門、動物実験委員会によって承認され、動物福祉法規制、公衆衛生サービスポリシーを遵守していた、とケアとの使用のためのガイドました実験動物提言。

1.（「低温側」に）CTスキャナを準備します

1. X線管をコンディショニング
   1. 何のスタッフがスキャンルームではありませんし、対象テーブルが空であることを確認します。
   2. スキャナの製造元の仕様に従って管コンディショニング手順を実行します。
2. エアキャリブレーションを実行します
   1. 何のオブジェクトがスキャンフィールドに表示されていないことを確認してください。
   2. スキャナ製造業者の仕様に従って空気較正手順を実行します。多くのプラットフォームでは、このキャリブレーションは、自動または半自動です。
3. （「高温側」に）品質管理のスキャンを実行します
   1. 余分なステップを追加した（参考文献⁵に詳細に概説）ABSL-4スーツの実験室のエントリー手続きを完了します。手順は、放射性物質への暴露を伴う場合は、防護服の下のスクラブに線量計をクリップ。放射線被曝の計算のために2ヶ月ごとに線量計に回します。
   2. スキャンテーブル上の適切なホルダーに、空気、水およびテフロンから作られているCTの頭と体ファントムを配置します。
4. （「低温側」に）品質管理のスキャンを実行します
   1. 低温側からは、ボア⁶の中央にファントムを進めます。
   2. ENSに実験室標準化品質管理（QC）のパラメータを使用してスキャンを買収UREスキャナは製造元の仕様の範囲内です。
   3. 製造業者のプロトコルに従って各材料の種類（空気、水、またはテフロン）上の中心に関心領域内の信号強度の平均値と標準偏差を計算するために、画像のQCコンピュータ分析を実行します。
   4. CTスキャナを使用する準備ができていることをCMのスタッフに通知します。
   5. CMスタッフと動物情報（識別番号、体重、生年月日）を確認します。
5. 患者データベースに件名の情報を登録します。
   1. （「低温側」に）CTスキャナコンソールで、スキャナの放射線情報システム（RIS）にアクセス。 RISは、走査スケジュールの詳細が入力されていることを確認してください。
   2. 現在の件名とこのような識別番号、年齢、生年月日、および試験日などの人口統計を選択します。その後、試験の種類は自動的に入力する必要があります。
   3. 対象体重を手動で入力します。
   4. 正しいsuコマンドを選択します（ 例えば 、第1ヘッド、まず足、発生しやすい、仰臥位）CTガントリ内bject向き。

2. ABSL-4スーツの研究室で作業領域を準備します

1. 動物手順ルームでクラスII安全キャビネット（BSC）またはダウンドラフトテーブルを準備します。使用前に少なくとも10分をBSC（またはダウンドラフト表）をオンにします。
   1. クリーンならびに5％重四級アンモニウム（N-アルキルジメチルベンジルアンモニウムクロライド、n-アルキルジメチルエチルベンジルアンモニウムクロリド）として承認された消毒剤を使用して、BSCまたはダウンドラフトテーブルの上面の内側表面を殺菌消毒液。 BSCまたはダウンドラフトテーブルの上面の内面をスプレーし、接触時間の10分後に乾燥した表面を拭いてください。スプレーし、残留消毒剤を除去するために、70％エタノールで表面を拭いてください。
   2. 麻酔インダクションボックスと動物取扱手袋などのBSCまたはダウンドラフトテーブルに必要な場所の機器および消耗品、。
   オール>
   3. CTスキャナのベッドを準備します。
      1. セットアップCTのベッドの上で動物の保持装置を。
      2. セットアップバイタルサインは、心拍数および酸素飽和度を検出するために監視します。スキャンセッションは、より長い10分、監視温度がある場合。
   4. 麻酔マシンを準備。
      1. 気化器でイソフルランボリュームをチェックし、必要に応じてより多くのイソフルランを追加します。
      2. 、酸素と麻酔呼吸回路を加圧するエスケープガスをチェックし、視覚的に漏れがない¹のための麻酔装置を検査することにより、リークテストを実行します。
         1. 漏れが検出された場合は、原因を特定、修正を検証するために、問題を修正し、フォローアップのリークテストを実行し、適切に実施されました。
      3. 余剰麻酔ガスを捕捉する使い捨て掃気キャニスターを計量。キャニスターは、キャニスターの初期重量を超える≥50グラムである場合は、キャニスター^7を交換^してください。
   タイトル "（ホット側」に）CTスキャナールーム内麻酔誘導の動物手順部屋と準備から> 3。動物輸送」
   1. クラスII BSCにイメージングスイートに隣接げっ歯類ホールディング部屋の一つからケージ住宅モルモットを転送します。
      1. 動物のIDを確認します。
      2. ケージのカードを取り外して、動物と続けます。
   2. ケージにふたを開き、正圧スーツの手袋の上に動物保護革手袋を着用。静かに、モルモットを拾う麻酔導入ボックスに動物を置き、蓋付きの箱をカバーしています。
   3. クラスII BSCから動物を含む麻酔インダクションボックスを取り外し、運搬カート上に置きます。
   4. カートを使用して、CTスキャナ室に動物を取ります。
   5. CTスキャナの部屋では、すぐにインダクションボックスに掃気キャニスターと麻酔器を接続します。インダクションボックスに酸素ガスをオンにして、delivに気化器を設定麻酔⁸の初期誘導のためのER 4％イソフルラン。
   6. 麻酔の十分な深さのための麻酔導入時に動物を監視し（ 例えば 、外部刺激、筋緊張、安定した呼吸と心拍数に反応しない^）8。
   7. モルモットが完全に麻酔されたときにインダクションボックスに麻酔をオフにします。

   4.（「ホット側」に）CTスキャナーで撮影台上の件名アレンジ

   1. インダクションボックスから麻酔モルモットを削除し、撮影台に置きます。
      1. 腹臥位に保持クッション上のモルモットを置きます。
      2. 乾燥から角膜上皮を保護するために、両眼に眼軟膏を適用します。
   2. メンテナンスイソフルラン麻酔を管理します。
      1. モルモットにノーズコーンを置き、ノーズコーン⁸への酸素の1リットル/分を提供するためにガスをオンにします。
      2. 2〜3％に配信するために気化器を設定します。ノーズコーンを介してモルモットにイソフルラン。
      3. 被験者が麻酔の所望の面（動かない、〜毎分60回の呼吸）に達した後、麻酔の維持のためのイソフルラン1.0から1.5パーセントを提供するために設定する気化器を減らします。
      4. 体温、心拍数、および呼吸数などのバイタルサインを監視します。呼吸数はそれぞれ^9、加速または遅く、イソフルランの割合を増加または減少し始める場合。
   3. 麻酔のデータ収集及び深さの予想される長さに応じて、必要であれば、37と39℃の間、モルモット、体温を維持するための付加的な熱源を提供するには^8,9を維持^しました 。
   4. 保持クッションの上にプラスチック製のカバーを固定します。
   5. 収容管に撮影台を進めます。

   5.ビューの画像フィールドを設定します

   1. CT SCの「低温側」にレーザーシステム（撮影スタッフ）をアクティブCTスキャンのためのモルモットを配置するanner部屋。レーザー十字線の下に関心のある解剖学的構造をカバーすると "アウト"ボタン "で"テーブルを使用してください。
   2. ビューのフィールドを設定するには、関心のある解剖学的構造の上に始点を設定するために、レーザボタンを使用します。
   3. 「高温側」に連絡CMのスタッフは、自分自身とCTスキャナとの間でリードシールドを配置します。

   6.集録画像

   1. 製造業者のプロトコルに従ってCT検査画像にスライス配置のためのサーベイスキャンを取得します。
   2. 調査の画像上のCT検査画像のためのスライス配置を規定しています。
   3. 造影剤注入を使用する場合、「ホット・サイド」職員と連携。
   4. 製造業者のプロトコルに従って研究のスキャンを取得します。
   5. 製造業者のプロトコルに従ってスキャナコンソールでCT画像を再構成します。
   6. 画像保管及び通信システムに画像を送信します。さらに定性的および資格を実行しますntitativeは、製造業者のプロトコルに従って、このアーカイブシステムから分析します。

   7.スキャン後の回復

   1. 食品やお菓子できれいマイクロアイソレータケージにスキャナベッドからモルモットを転送します。
   2. カートを使用して、バックの住宅エリアに動物とのケージを運びます。
   3. 麻酔から完全に回復するまで動物を監視します。
   4. 完全に回復すると、高効率微粒子空気（HEPA）にケージを返す換気ラックを-filtered。

   スキャナ湾や機器の8消毒

   1. スキャナのベイエリアを消毒（ 例えば 、動物、スキャナベッド、スキャナ室の床、ドアハンドルと直接接触していた面）10分の接触時間のために5％の二重の第四級アンモニウム溶液で。
   2. 二重の四級アンモニウム溶液に10分間曝露した後、70％エタノール溶液で表面をすすぎます。
   3. 直接噴霧することができない項目を拭きエタノール飽和布に続くデュアル四級アンモニウム飽和布でデュアル四級アンモニウム溶液（敏感な電子機器）で。

結果

動物取扱すべての安全手順と標準操作手順を厳守はABSL-4実験室で安全に作業するために不可欠です。イメージング・スイートに動物処置室からインダクションボックス内に感染した動物を転送する一般的な廊下の汚染のリスクを最小限に抑えることができます。 IRF-フレデリックでABSL-4研究を行いながら、必要な手順を実行することで、何の実験室で取得感染または?...

ディスカッション

このシリーズの前の記事では、最大封じ込め実験室^12,13で安全に作業するために必要な広範囲の訓練、細部へのこだわり、安全手順、および追加の工学的管理を強調してきました。安全に作業を実行すると、これらの研究室で最も高い優先度です。感染動物が刺されや傷を負わせるか、エアロゾル^7を生成するために、この哲学は、そのような潜在的のような追加の危険にさら...

資料

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