Меры предосторожности и эксплуатационные процедуры в (A) BSL-4 лаборатории: 4. Медицинские процедуры обработки изображений

Резюме

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.

Аннотация

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.

Введение

Миссия Национального института аллергии и инфекционных заболеваний (NIAID) Интегрированный научно-исследовательский центр в Форт-Детрике в Фредерик MD (IRF-Фредерик) заключается в проведении новых исследований в области инфекционных болезней, чтобы понять процессы клинической картины заболевания, которые коррелируют с тяжестью микробно-индуцированной болезнь. IRF-Фредерик имеет уникальную возможность выполнения медицинской визуализации в животных моделях высокого следствие патогенных микроорганизмов в ABSL-4 лаборатории ^1. Эти методы обработки изображений, доступных для исследователей включают в себя: компьютерная томография (КТ), магнитно-резонансная томография (МРТ), позитронно-эмиссионная томография (ПЭТ), однофотонной компьютерной томографии (ОФЭКТ), УЗИ, рентген, и рентгеноскопии. Исследователи используют имеющиеся возможности визуализации для мониторинга прогрессирования заболевания и оценки эффективности вмешательств, таких как медикаментозное лечение и вакцинацию, в продольных исследованиях.

Эти методы визуализации на IRF-Фредерик были специальнопредназначенная для поддержания основных компонентов оборудования за пределами высокой защитной оболочки ^2,3 и доступ для технического обслуживания и ремонта. Эта конструкция отделяет набор изображений в "горячем" (содержащий патогена) и "холодных сторон." Для достижения этого разделения, специально разработанные трубы были построены для расширения высокого сдерживания пространства в отверстия каждого метода визуализации (Рисунок 1). В дополнение к обеспечению биологической защиты, эти трубки защищают оборудование от изображения газов и химических веществ, используемых для обеззараживания лаборатории высокого сдерживания. Визуализации ученые и технологи работают сканеры от "холодной стороне", а сравнительная медицина (CM) рукоятка персонала и контролировать животных на "горячей стороне". Поскольку сотрудники КМ должны работать в тесном контакте с учеными визуализации для координации этих экспериментов, такое разделение может привести к вызовам связи.

После оценки вариантов, сотрудники CM были внеоснащен Bluetooth частей уха, которые передают коротковолновые ультрафиолетовые высокочастотные радиоволны для телефонов, используемых для вызова персонала формирования изображения за пределами защитной оболочки. Благодаря конструкции объекта, точки беспроводного доступа должны были быть установлены в каждой из комнат, чтобы преодолеть помехи сигнала, вызванное слоями цемента и стали между "горячей" и "холодной стороны". Таким образом, связь между сотрудниками КМ носить шумные костюмы с положительным давлением и сотрудников за пределами изображения высокого сдерживания теперь надежно. Камеры также были установлены на горячей стороне номеров изображений для визуализации персонала, чтобы увидеть активность на «горячей стороне». С камерами, сотрудники изображения могут направлять CM техников с позиционированием животных или любых последних изменений протокола формирования изображения.

Все работы в ABSL-4 костюма лаборатории IRF-Фредерика требует от сотрудников , чтобы носить положительного давления , заключающую костюмы ^4. Носить эти костюмы снижает подвижность, а тяжелый позднох перчатки, прикрепленные к костюму плюс до трех дополнительных слоев перчаток компрометирует ловкостью. Результатом является то, что процедура займет больше времени, чтобы закончить и задачи, которые требуют мелкая моторика гораздо сложнее. По мере увеличения уровня биологической безопасности, обработка животных и манипуляций становятся все более сложным и занимает много времени, особенно с мелкими животными. Процедуры в качестве лаборатории ABSL-4 может занять до 2-3 раза больше, чем ABSL-2 лаборатории.

Цель данной статьи состоит в том, чтобы наглядно продемонстрировать проблемы, связанные с моделями формирования изображения животных в среде ABSL-4 с использованием процедуры свинки в качестве примера КТ.

протокол

Этот протокол придерживается следующих принципов ухода за животными. Животных содержали в учреждении аккредитована Ассоциацией по оценке и аккредитации лабораторных животных Care International. Все экспериментальные процедуры были одобрены Национальным институтом аллергии и инфекционных заболеваний, отдел клинических исследований, уходу и использованию животных комитета и были в соответствии с положениями Закона о животных благосостояния, политики службы общественного здравоохранения, а также Руководство по уходу и использованию Лабораторные животные рекомендации.

1. Подготовьте компьютерный томограф (на «холодной стороне»)

1. Выдержать Трубу X-Ray
   1. Убедитесь в том, что ни один сотрудник не находится в комнате сканирования и предмет таблица пуста.
   2. Выполните процедуру трубки кондиционирования в соответствии с техническими требованиями изготовителя сканера.
2. Выполните воздушную калибровку
   1. Убедитесь, что никакие объекты не находятся в области сканирования.
   2. Выполните процедуру калибровки воздуха в соответствии с техническими требованиями изготовителя сканера. На многих платформах, эта калибровка авто- или полуавтоматическая.
3. Осуществлять контроль качества сканирования (на «горячей стороне»)
   1. Выполните процедуры ввода ABSL-4 костюм лабораторные (подробно описан в ссылке ⁵⁾ с добавлением дополнительного шага. Если процедуры включают воздействия радиоактивных материалов, обрежьте дозиметр к скрабы под защитный костюм. Включите в дозиметра каждые 2 месяца для расчета радиационного облучения.
   2. Поместите голову и тело фантома CT, который сделан из воздуха, воды и тефлона, в соответствующем держателе на столе сканирования.
4. Осуществлять контроль качества сканирования (на «холодной стороне»)
   1. С холодной стороны, заранее фантом в центре отверстие ⁶ , .
   2. Приобретают сканирование с использованием параметров (КК) лабораторного контроля качества стандартизированы для епзЮр сканер находится в пределах спецификаций производителя.
   3. Выполните QC компьютеризированный анализ изображений для расчета среднего значения и стандартного отклонения интенсивности сигнала в пределах областей, представляющих интерес с центром над каждым типом материала (воздух, вода или тефлона) в соответствии с протоколом производителя.
   4. Уведомить сотрудников CM, что сканер КТ готов к использованию.
   5. Проверьте информацию о животных (идентификационный номер, вес, дата рождения) с сотрудниками CM.
5. Регистрация Тема информации в базу данных пациентов.
   1. На консоли КТ сканера (на "холодной стороне"), доступ к информационной системе радиологии сканера (RIS). Убедитесь, что RIS заполняется деталями расписания сканирования.
   2. Выберите текущую тему и демографической ситуации, такие как идентификационный номер, возраст, дату рождения и дату экзамена; затем, тип экзамена должен автоматически заполнять.
   3. Вручную введите предмет вес.
   4. Выберите правильный су▪ Таблица ориентации в КТ козловых (например, с головой, ногами вперед, лежа, лежа на спине).

2. Подготовка рабочих зон в костюме лаборатории ABSL-4

1. Подготовить биозащитой Класса II (BSC) или нисходящим потоком таблицу в процедурной комнате животных. Включите BSC (или нисходящим потоком таблицы) по меньшей мере 10 мин перед использованием.
   1. Чистота и дезинфекции внутренних поверхностей BSC или верхней поверхности стола нисходящего потока с использованием утвержденной дезинфицирующее средство, такие как 5% двойного четвертичного аммония (N-алкил- диметил бензил хлорида аммония, N-алкил диметил этилового бензилхлорида аммоний) дезинфицирующий раствор. Спрей внутренних поверхностей BSC или верхней поверхности стола и нисходящего потока вытирать поверхности насухо после 10 мин времени контакта. Спрей и протрите поверхности с 70% -ным этанолом для удаления остатков дезинфицирующего средства.
   2. Место оборудование и материалы, необходимые в BSC или нисходящих потоков таблицы, включая анестезию индукции коробки и животных обработки перчаток.
   ол>
   3. Подготовьте Bed Сканер КТ.
      1. Настройка устройства для животных удержания на кровати КТ.
      2. Настройка жизненно важные признаки мониторинга для выявления частоты сердечных сокращений и насыщения кислородом. Если сканирование сеанс больше, чем 10 мин, температура монитора.
   4. Подготовьте наркозный аппарат.
      1. Проверьте громкость изофлуран в испарителем и добавить больше изофлуран, если это необходимо.
      2. Выполните проверку на герметичность путем давления анестезирующего дыхательный контур с кислородом, проверяя сбежавшего газа, и визуально осматривает наркозный аппарат на герметичность ^1.
         1. Если обнаружена утечка, определить источник, исправить эту проблему, и выполнить проверку на герметичность последующей корректировки, чтобы проверить, были должным образом выполнены.
      3. Взвесьте одноразовые канистру продувкой, который захватывает отходы анестезирующего газа. Если канистра ≥50 г в течение от первоначального веса канистры, заменить канистру ^7.
   Название "> 3. автовоз из животных процедурного кабинета и подготовки наркотизации индукции в комнате КТ (на« горячей стороне »)
   1. Передача Cage Корпус морской свинки от одного из Грызун Холдинг Номера прилегающих к визуализации Люкс в II BSC класса.
      1. Проверьте животных ID.
      2. Снимите клетку карты и держать с животным.
   2. Откройте крышку в клетку и надеть защитные животных кожаные перчатки над Иск перчатки с положительным давлением. Осторожно возьмите морскую свинку, поместить животное в анестезии индукции поле, и накрыть коробку с крышкой.
   3. Снимите коробку анестезию индукции, содержащий животное из BSC класса II и поместить его на транспортную тележку.
   4. Используя тележку, возьмите животное в комнату КТ сканера.
   5. В комнате КТ сканера, немедленно подключить поглощающую канистру и наркозный аппарат к индукционной коробке. Включите газ кислорода в индукционной коробке и установить испаритель для Delivэр 4% изофлуран для начальной индукции анестезии ^8.
   6. Монитор животных во время вводного наркоза для адекватной глубины анестезии (например, не реагирует на внешние раздражители, мышечного тонуса, стабильной дыхательной и частоты сердечных сокращений ) ^8.
   7. Выключите анестезию индукции поле, когда морская свинка полностью под наркозом.

   4. Устройте Тема на визуализации кровать в Сканер КТ (на «горячей стороне»)

   1. Удалите наркотизированных Guinea Pig из Induction Box и разместить на визуализации кровать.
      1. Поместите свинку на удерживающем подушке в положении лежа.
      2. Применение глазной мази в обоих глазах, чтобы защитить эпителий роговицы от высыхания.
   2. Администрирование Maintenance изофлуран наркозом.
      1. Поместите носовой конус на морских свинках и повернуть на газ , чтобы доставить 1 л / мин кислорода в носовом обтекателе ^8.
      2. Установите испаритель для доставки 2-3%изофлуран к свинки через носовой конус.
      3. После того, как объект достиг желаемой плоскости анестезии (никакое движение, ~ 60 вдохов в минуту), уменьшить настройку поставить 1,0-1,5% от изофлуран для поддержания анестезии испарителем.
      4. Монитор жизненно важных функций, включая температуру тела, частоту сердечных сокращений и частоты дыхания. Если частота дыхания начинает ускоряться или замедляться, увеличивать или уменьшать процент изофлюрана соответственно ^9.
   3. Обеспечить дополнительный источник тепла для поддержания температуры тела морской свинки между 37 и 39 ° С, при необходимости, в зависимости от ожидаемой продолжительности сбора данных и глубины анестезии поддерживали ^8,9.
   4. Закрепить пластиковую крышку над верхней частью удерживающей подушки.
   5. Advance кровать изображений в защитной трубе.

   5. Настройка изображения Поле зрения

   1. Активация лазерной системы (персонал изображения) на «холодной стороне» SC CTAnner помещение для размещения свинку для КТ. Используйте таблицу "в" и кнопки "за", чтобы покрыть анатомию интерес под лучей лазера.
   2. Для того, чтобы установить в поле зрения, используйте кнопку лазера для того чтобы установить начальную точку над анатомией интерес.
   3. Контактное лицо CM на "горячей стороне", чтобы поместить свинцовый щит между собой и сканером КТ.

   6. Получение изображений

   1. Приобретать обследования сканирование для размещения срезов для КТ-исследования изображений в соответствии с протоколом производителя.
   2. Назначают размещения срезов для КТ исследования изображений на снимках обследования.
   3. Координация с "горячей стороне" персонала, если инъекции контраст должен быть использован.
   4. Приобретать исследование сканирование в соответствии с протоколом производителя.
   5. Реконструировать КТ изображения на консоли сканера в соответствии с протоколом производителя.
   6. Отправка изображений в архивации изображений и системы связи. Выполнение дальнейшего качественного и кваntitative анализ из этой системы архивирования в соответствии с протоколом производителя.

   Восстановление 7. После сканирования

   1. Передача свинку с постели сканера на чистую microisolator клетку с пищей и лечит.
   2. Используя тележку, транспортировать клетку с животным обратно в жилом районе.
   3. Монитор животное, пока полностью не оправилась от анестезии.
   4. После того, как полностью выздоровел, вернуть клетку к высокопроизводительным частиц воздуха (HEPA) -filtered вентилируемые стойки.

   8. Дезинфекция залива сканера и оборудования

   1. Лечить область залива сканера (например, поверхности , которые находились в непосредственном контакте с животным, кровать сканера, комната сканера пол, дверные ручки) с 5% двойным четвертичного аммония раствором в течение времени контакта 10 мин.
   2. Полоскание поверхности с 70% -ным раствором этилового спирта после 10 мин воздействия двойной четвертичной раствора аммония.
   3. Протрите элементы, которые не могут быть распыляется непосредственнос двойным четвертичного аммония раствором (чувствительное электронное оборудование) с двойным четвертичного аммония-насыщенной ткани с последующим этанолом насыщенной тканью.

Результаты

Строгое соблюдение всех процедур безопасности и стандартных оперативных процедур для обработки животных имеет важное значение для безопасной работы в лаборатории ABSL-4. Перенос зараженных животных в индукционной коробке из процедурной комнате животного к набору изо...

Обсуждение

Предыдущие статьи в этой серии подчеркивают интенсивное обучение, внимание к деталям, техники безопасности, а также дополнительные технические средства контроля , необходимые для безопасной работы в максимальной локализации лаборатории ^12,13. Выполнение работ безопасно является...

Материалы

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