אמצעי בטיחות ונהלי הפעלה בבית (א) BSL-4 מעבדה: 4. נהלי הדמיה רפואיים

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

המשימה של המכון הלאומי לאלרגיה ומחלות זיהומיות (NIAID) מתקן מחקר משולב בפורט דטריק בפרדריק MD (IRF-פרדריק) היא לבצע המתעוררים מחקר למחלות זיהומיות להבין את תהליכי המחלה הקליניים מתואמים עם חומרת נגרמת מיקרוביאלי מַחֲלָה. IRF,-פרדריק יש יכולת ייחודית לבצע הדמיה רפואית במודלים של בעלי חיים של פתוגנים גבוהה תוצאה במעבדה ABSL-4 ^1. הסדרי ההדמיה העומדים לרשות חוקרים כוללים: טומוגרפיה ממוחשבת (CT), הדמיית תהודה מגנטית (MRI), טומוגרפיית פליטת פוזיטרונים (PET), טומוגרפיה ממוחשבת פוטון יחיד (SPECT), אולטרסאונד, רנטגן, ו fluoroscopy. חוקרים משתמשים יכל הדמיה זמינות לעקוב אחר התקדמות מחלה ולהעריך יעילות של התערבויות, כגון טיפול תרופתי וחיסון, במחקר אורך.

הסדרי ההדמיה בבית IRF-פרדריק היו במיוחדשנועד לשמור את רכיבי הליבה של הציוד מחוץ בלימה גבוהה ^2,3 ונגיש עבור תחזוקה ותיקון. עיצוב זה מפריד את חבילת ההדמיה לתוך "חם" (הפתוגן המכיל) ו "צדדים קרים." כדי להשיג הפרדה זו, צינור ומעוצבות נבנו להאריך שטח גבוהה בלימה לתוך הטרחן של כל שיטת הדמיה (איור 1). בנוסף לאספקת בלימה ביולוגית, צינורות אלה להגן על ציוד הדמיה מגזים וכימיקלים לשמש כדי לטהר במעבדה גבוהה הבלימה. מדענים וטכנולוגים הדמיה להפעלת סורקים מן "הצד הקר" בעוד לרפואה השוואתי (CM) ידית הצוות ולפקח חיות על "תוספת חמה". מאז צוות CM חייב לעבוד בשיתוף פעולה הדוק עם מדעני הדמיה לתאם ניסויים אלה, פרדה זו יכולה לגרום אתגרי תקשורת.

לאחר הערכת אפשרויות זמינות, צוות CM יצאמצויד חתיכות Bluetooth אוזן שמשדרות גל רדיו בתדירות קצר גל אולטרה-גבוהה לטלפונים נהגו לכנות את צוות ההדמיה מחוץ בלימה. בשל העיצוב של המתקן, נקודות גישה אלחוטיות היו צריך להיות מותקנות בכל החדרים מנת להתגבר על הפרעת אות נגרמת על ידי השכבות של בטון ופלדה בין "החם" ו "צדדים קרים". לכן, תקשורת בין צוות CM בחליפות בלחץ חיובי רועש צוות ההדמיה מחוץ-בלימה גבוהה כיום אמינה. מצלמות גם הותקנו בצד החם של חדרים הדמיה הדמיה הצוות כדי לראות את הפעילות על "תוספת חמה". עם המצלמות, צוות ההדמיה יכול להנחות טכנאים CM עם מיצוב חיים או שינויים של הרגע האחרון לפרוטוקול הדמיה.

כל העבודה במעבדת חליפת IRF-פרדריק ABSL-4 דורשת צוות ללבוש בלחץ חיובי encapsulating חליפות ^4. לבישת חליפות אלה מקטין ניידות, ואת כבד מאוחרכפפות x לתביעה צורפה בתוספת של עד שלושה רבדים נוספים של כפפות פשרות כשרון. התוצאה היא כי הליכים להימשך זמן רב יותר כדי להשלים משימות הדורשות מיומנות מוטורית עדינה הרבה יותר קשה. ככל שעולה רמת הבטיחות הביולוגית, טיפול בבעלי חיים והמניפולציות להיות יותר מאתגר זמן רב, במיוחד עם בעלי חיים קטנים. נהלי מעבדה ABSL-4 עשויים להימשך עד 2-3 פעמים יותר מאשר מעבדת ABSL-2.

מטרת מאמר זה היא חזותי להדגים את האתגרים הקשורים בבעלי חי הדמיה בסביבה ABSL-4 באמצעות הליך סריקת CT של שפן ניסיונות כדוגמא.

Protocol

פרוטוקול זה פועל לפי הנחיות טיפול בבעלי החיים הבאות. בעלי חיים שוכנו במתקן מוכר על ידי האגודה הערכה וההסמכה של הבינלאומי טיפול בבעלי חיים מעבדה. כל הפרוצדורות אושרו על ידי המכון הלאומי לאלרגיה ומחלות זיהומיות, המחלקה למחקר קליני, טיפול בבעלי חיים ועדת שימוש והיו ועמידה בכללי תקנות חוק צער בעלי חיים, מדיניות השירות לבריאות הציבור, ואת מדריך לטיפול ושימוש המלצות בחיות מעבדה.

1. הכינו סורק CT (על "הקרה Side")

1. להתנות את שפופרת רנטגן
   1. ודא שאין חבר צוות נמצא בחדר הסריקה ושולחן הנושא ריק.
   2. הפעל את הליך מיזוג צינור בהתאם למפרטי יצרן הסורק.
2. בצע מיזוג כיול
   1. יש לוודא שאין חפצים הם בתחום הסריקה.
   2. בצע את הליך כיול האוויר בהתאם למפרטי יצרן הסורק. על פלטפורמות רבות, כיול זה וקישוט רכב או חצי אוטומטי.
3. בצע סריקת בקרת איכות (על "החם Side")
   1. השלם את נהלי כניסת מעבדת חליפת ABSL-4 (מתואר בפירוט התייחסות ⁵⁾ בתוספת צעד נוסף. אם נהלים כרוכים בחשיפה לחומרים רדיואקטיביים, מצמיד מד מינון אל סקראבס תחת בחליפת המגן. הפעל את מד מינון כל 2 חודשים לצורך חישוב החשיפה לקרינה.
   2. מניח את פנטום הראש והגוף CT, אשר נעשה מתוך אוויר, מי טפלון, במחזיק המתאים בטבלת הסריקה.
4. בצע סריקת בקרת איכות (על "הקרה Side")
   1. מהצד הקר, לקדם את הפנטום למרכז ההשחלה ^6.
   2. רוכשת סריקה באמצעות בקרת איכות טופל מעבדה (קוו) פרמטרים כדי ensיור הסורק הוא בתוך מפרט היצרן.
   3. ביצוע ניתוח ממוחשב QC של תמונות לחשב סטיות ממוצעות ורמת עוצמת אות בתוך אזורים של העניין המרוכז על כל סוג חומר (אוויר, מים או טפלון) על פי הפרוטוקול של היצרן.
   4. הודע CM הצוות כי סורק ה- CT הוא מוכן לשימוש.
   5. בדוק את המידע על בעלי החיים (מספר זיהוי, משקל, תאריך לידה) עם צוות CM.
5. הירשם מידע נושא לתוך מסד הנתונים החולים.
   1. במסוף סורק CT (על "הצד הקר"), לגשת מערכת מידע לרדיולוגיה של הסורק (RIS). בדוק כי RIS מאוכלס עם הפרטים של לוח זמני סריקה.
   2. בחר את הנושא והדמוגרפיה הנוכחי כגון מספר זיהוי, גיל, תאריך לידה, ותאריך הבחינה; אז, סוג הבחינה צריך לאכלס באופן אוטומטי.
   3. הזנה ידנית של משקל הנושא.
   4. בחר נכון suאוריינטציה bject ב gantry CT (למשל, עם הראש קדימה, רגליו קדימה, נוטה, שכיבה).

2. כן תחומי עבודה במעבדת Suit ABSL-4

1. כן קבינט הבטיחות הביולוגי Class II (BSC) או טבלת downdraft בחדר נוהל בעלי החיים. הפעל BSC (או downdraft טבלה) לפחות 10 דקות לפני השימוש.
   1. פתרון חיטוי לנקות ולחטא גרעינו של BSC או המשטח העליון של הטבלה downdraft באמצעות חיטוי שאושר כגון 5% אמוניום הרביעון כפול (n-alkyl- אמוניום כלוריד דימתיל בנזיל, n-אלקיל דימתיל אתיל בנזיל אמוניום כלוריד). תרסיס גרעינו של BSC או המשטח העליון של הטבלה downdraft ולנגב משטחים יבשים לאחר 10 דקות של זמן מגע. תרסיס ולנגב משטחים עם אתנול 70% כדי להסיר חיטוי שיורית.
   2. ציוד ואספקת מקום צורך בטבלת BSC או downdraft, כולל כפפות טיפול אינדוקצית הרדמת התיבה ובעלי חיים.
   ol>
   3. הכן את משטח סורק CT.
      1. הגדרת מכשיר ההחזקה של בעלי החיים על מיטת CT.
      2. הגדיר את הסימנים החיוניים לפקח לזהות קצב לב רוויון חמצן. אם פגישת סריקה היא יותר מ 10 דקות, טמפרטורת צג.
   4. הכן את מכונת ההרדמה.
      1. בדיקת כמות isoflurane ב מאדה ולהוסיף יותר isoflurane במידת הצורך.
      2. לבצע בדיקת דליפה ידי pressurizing מעגל נשימת ההרדמה עם חמצן, בדיקת גז נמלט, ואת הגורו המכונה הרדמת דליפות ^1.
         1. אם דליפה מזוהית, לקבוע את המקור, לתקן את הבעיה, ולבצע בדיקת דליפת מעקב כדי לוודא תיקונים יושמו כראוי.
      3. לשקול את מכל ההדחה הפנוי לוכדים גז הרדמה פסולת. אם אין לך מכל הוא ≥50 גרם מעל המשקל ההתחלתי של מיכל, להחליף קופסה ^7.
   הכותרת "> 3. תחבורה בעלי חיים מחדר נוהל בעלי חיים והכנה של אינדוקציה הרדמה ב CT סורק חדר (על" חם Side ")
   1. מעביר את שיכון קייג מחזיר גינאה מאחד חדרי Holding מכרסם בצמוד Suite ההדמיה לתוך BSC Class II.
      1. אמת את מזהה בעלי החיים.
      2. הסר את כרטיס הכלוב ולשמור עם החיה.
   2. פתח את המכסה כדי הכלוב דון כפפות עור מגן חיה על כפפות חליפה בלחץ חיובי. בעדינות להרים את שרקן, להציב חיה בתיבת אינדוקצית הרדמה, ולכסות את הקופסה עם המכסה.
   3. הסר את תיבת הרדמת האינדוקציה המכילה את החיה מן BSC Class II ומניח אותו על עגלה בתחבורה.
   4. באמצעות העגלה, לקחת את בעל החיים בחדר סורק CT.
   5. בחדר סורק CT, מיד לחבר את מיכל הדחה ומכונת הרדמה אל תיבת אינדוקציה. הפעל את גז חמצן אל תיבת אינדוקציה ולהגדיר את מאדה כדי delivאה 4% isoflurane לזירוז ראשוני של הרדמה ^8.
   6. צג החיה במהלך אינדוקצית הרדמה עבור עומק נאות של הרדמה (למשל, לא מגיב לגירויים חיצוניים, טון שרירי, נשימה יציבה קצב לב) ^8.
   7. כבה את ההרדמה אל תיבת האינדוקציה כאשר שרקן הוא בהרדמה מלאה.

   4. מסדרים נושא על מיטת הדמיה של סורק CT (על "תוספת חמה")

   1. הסר את החזיר הרדים גינאה מן תיבת האינדוקציה מניח על מיטת ההדמיה.
      1. מניח את שרקן על כרית החזקת אפרקדן.
      2. החל משחת עיניים בשתי העיניים כדי להגן על אפיתל הקרנית מפני התייבשות.
   2. נהל תחזוקה Isoflurane הרדמה.
      1. מניחים את חרטומו על שרקן ולהדליק גז כדי לספק 1 L / min חמצן חרטומו ^8.
      2. הגדר את מאדה כדי לספק 2-3%isoflurane אל שפן ניסיונות באמצעות חרטומו.
      3. לאחר הנושא הגיע המטוס הרצוי של הרדמה (שום תנועה, ~ 60 נשימות לדקה), להפחית את מאדה הגדרה לספק 1.0-1.5% של isoflurane לצורך התחזוקה של הרדמה.
      4. צג סימנים חיוניים כולל טמפרטורת הגוף, קצב הלב, קצב הנשימה. אם קצב הנשימה מתחיל להאיץ או להאט, להגדיל או להקטין את אחוז isoflurane, בהתאמה ^9.
   3. לספק מקור חום נוסף כדי לשמור על טמפרטורת גינאה חזיר הגוף בין 37 ו -39 מעלות צלזיוס, אם יהיה צורך בכך, בהתאם לאורך הצפויה של רכישת נתונים עומק ההרדמה נשמר ^8,9.
   4. Secure כיסוי פלסטיק מעל החלק העליון של כרית ההחזקה.
   5. לקדם מיטת הדמיה לתוך צינור בלימה.

   5. הגדרת שדה תמונה של נוף

   1. הפעל את מערכת הלייזר (הצוות הדמיה) על "הצד הקר" של SC CTענר מקום למקם את שפן ניסיונות סריקת CT. השתמש בטבלה "ב" כפתורים "החוצה" כדי לכסות את האנטומיה של עניין תחת הכוונת לייזר.
   2. כדי להגדיר את שדה הראייה, להשתמש בלחצן לייזר כדי להגדיר את נקודת ההתחלה על האנטומיה של עניין.
   3. לתקשר CM הצוות על "תוספת חמה" למקום מגן עופרת בינם לבין סורק CT.

   6. תמונות רוכשות

   1. רוכש סריקת סקר עבור מיקום פרוס לתמונות מחקר CT על פי הפרוטוקול של היצרן.
   2. לקבוע מיקום פרוס לתמונות מחקר CT על תמונות סקר.
   3. לתאם עם אנשים "חם בצד" אם הזריק בניגוד הוא לשמש.
   4. רוכש סריקת מחקר על פי הפרוטוקול של היצרן.
   5. לשחזר תמונות CT במסוף הסורק על פי הפרוטוקול של היצרן.
   6. לשלוח תמונות בארכיון תמונה ומערכת תקשורת. בצע איכותי קואה נוספותntitative מנתח ממערכת אחסון זה על פי הפרוטוקול של היצרן.

   שחזור 7. לאחר סריקה

   1. העבר שרקן ממיטת סורק לכלוב microisolator נקי עם אוכל ופינוקים.
   2. שימוש בעגלה, להעביר את הכלוב עם חיה חזרה לאזור הדיור שלה.
   3. צג את החיה עד התאושש לחלוטין מן ההרדמה.
   4. לאחר התאושש לחלוטין, להחזיר את הכלוב אל אוויר חלקיקי יעילות גבוהה (HEPA) -filtered מתלים מאוורר.

   חיטוי 8. של מפרץ סורק וציוד

   1. לחטא את אזור המפרץ הסורק (למשל, משטחים שהיו במגע ישיר עם החיה, משטח סורק, רצפת חדר סורק, ידיות) עם פתרון אמוניום הרביעון כפול 5% במשך זמן מגע של 10 דקות.
   2. לשטוף משטחים עם פתרון אתנול 70% לאחר חשיפת 10 דקות כדי פתרון אמוניום הרביעון כפול.
   3. נגב פריטים שלא ניתן לרסס ישירותעם פתרון אמוניום הרביעון כפול (ציוד אלקטרוני רגיש) עם מטלית כפול הרביעון-רווי-אמוניום ואחריו בד רווי-אתנול.

תוצאות

הקפדה על כל נהלי הבטיחות ונהלי ביצוע עבור טיפול בבעלי חיים היא חיונית לעבודה בבטחה במעבדת ABSL-4. העברת בעלי חיים נגועים בתוך תיבת האינדוקציה מחדר הליך החיה אל סוויטת ההדמיה ממזערת את הסיכון לזיהום מסדרונות משותפים. על ידי ביצוע ההליכים הנדרשים, לא זי?...

Discussion

במאמרים קודמים בסדרה זו הדגישו את ההכשרה המקיפה, תשומת לב לפרטים, נהלי בטיחות, בקרות הנדסה נוספות נדרשות לעבוד בבטחה ^12,13 מעבדת אטימה מרבית. ביצוע עבודה בטוחה היא העדיפות הגבוהה ביותר במעבדות אלו. פילוסופיה זו היא אפילו יותר חשוב כשעובדים עם בעלי חיים עקב סכנות נ...

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