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
Representative Results
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…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
The content of this publication does not necessarily reflect the views or policies of the US Department of Health and Human Services (DHHS) or of the institutions and companies affiliated with the authors. This work was funded in part through Battelle Memorial Institute’s prime contract with the US National Institute of Allergy and Infectious Diseases (NIAID) under Contract No. HHSN272200700016I. M.R.H., K.J., D.P., L.B., and J.W. performed this work as employees of Battelle Memorial Institute. Subcontractors to Battelle Memorial Institute who performed this work are: R.B., an employee of Charles River Laboratories – Insourcing Solutions; L.K. and M.R.L., employees of MEDRelief Staffing Inc.; M.G.L. as an employee of Lovelace Respiratory Research Institute, Inc.; and J.H.K. as an employee of Tunnell Government Services, Inc.
Materials
| 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 |
References
- Jahrling, P. B., et al. The NIAID Integrated Research Facility at Frederick, Maryland: a unique international resource to facilitate medical countermeasure development for BSL-4 pathogens. Pathog Dis. , (2014).
- de Kok-Mercado, F., Kutlak, F. M., Jahrling, P. B. The NIAID Integrated Research Facility at Fort Detrick. Appl Biosafety. 16, 58-66 (2011).
- Keith, L., Moyer, B. R., Cheruvu, N. P. S., Hu, T., et al. . Preclinical imaging in BSL-3 and BSL-4 envrionments: imaging pathophysiology of highly pathogenic infectious diseases. , (2014).
- Chosewood, L. C., Wilson, D. E. . Biosafety in microbiological and biomedical laboratories. , (2009).
- Janosko, K., et al. Safety precautions and operating procedures in an (A)BSL-4 laboratory: 1. Laboratory suite entry and exit procedures. J Vis Exp. , (2016).
- Diagnostic Radiology Committee Task Force on CT Scanner Phantoms. . Phantoms for evaluation and quality assurance of CT scanners. , (1977).
- Collins, B. ACUP 712.01 Waste anesthetic gas scavenging systems. Institutional Animal Care and Use Committee. , (2013).
- Gargiulo, S., et al. Mice anesthesia, analgesia, and care, Part I: anesthetic considerations in preclinical research. ILAR J. 53, E55-E69 (2012).
- Office of the Press Secretary. . Executive order 13546. Optimizing the security of Biological Select Agents and Toxins in the United States. The White House. , (2010).
- Escaffre, O., Borisevich, V., Rockx, B. Pathogenesis of Hendra and Nipah virus infection in humans. J Infect Dev Ctries. 7, 308-311 (2013).
- Sueblinvong, V., et al. Critical care for multiple organ failure secondary to Ebola virus disease in the United States. Crit Care Med. , (2015).
- Mazur, S., et al. Safety precautions and operating procedures in an (A)BSL-4 laboratory: 2. General practices. J Vis Exp. , (2016).
- Bohannon, J. K., et al. Safety precautions and operating procedures in an (A)BSL-4 laboratory: 3. Aerobiology. J Vis Exp. , (2016).
