Меры предосторожности и эксплуатационные процедуры в (A) BSL-4 лаборатории: 4. Медицинские процедуры обработки изображений
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
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.
Protocol
Representative Results
Discussion
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…
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).
