(A)의 안전주의 사항 및 운영 절차 BSL-4 실험실 4. 의료 영상 절차

본 영상 촬영 절차의 전반적인 목표는 동물 생물안전 4등급(BSL-4) 시설에서 동물의 의료 영상을 촬영하는 데 필요한 안전 절차를 시연하는 것입니다. 동물 생물안전 4등급 환경에서의 영상 촬영을 통해 질병의 진행 상황을 비침습적으로 평가하고, 잠재적인 치료제 및 백신 평가에 도움이 되는 바이오마커를 식별합니다. 영상 촬영실은 핫존(hot side)과 콜드존(cold side)으로 분리되어 있어, 감염된 동물은 핫존에서 안전하게 촬영하며, 대부분의 영상 장비는 유지관리가 용이하도록 외부의 콜드존에 배치됩니다.

본 영상의 목적은 치명적인 바이러스 질환의 동물 모델을 안전한 방식으로 촬영할 수 있음을 입증하고, 이러한 환경에서 작업할 때의 제한 사항들을 다루는 것입니다. 동물 실험 절차 시연은 통합 연구 시설의 동물 시설 관리자인 Russ Byrum이 담당합니다. 영상 기술자인 Chris Bartos는 비교 의학 담당 직원들과 협력하여 동물을 스캐너에 배치하고 영상을 획득하는 과정을 조정합니다.

동물 실험 대상이 포함된 절차는 동물실험윤리위원회(Animal Care and Use Committee) 및 기관생물안전위원회(Institutional Biosafety Committee)의 승인을 받았습니다. 컴퓨터 단층촬영(computed tomography) 스캐너를 준비하려면, 스캔실의 hot side 또는 cold side에 직원이 없는지 확인하고 피검체 테이블이 비어 있는지 확인하십시오. 공기, 물, Teflon으로 제작되어 피검체의 머리와 몸의 밀도를 나타내는 팬텀(phantom)이라 불리는 물체가 스캐닝 테이블의 hot side에 있는 적절한 홀더에 배치되었는지 확인하십시오.

냉각부 측에서 팬텀이 베드에 제대로 고정되었는지 확인하십시오. 팬텀을 보어 중앙으로 이동시킵니다. 실험실 표준 품질 관리 파라미터를 사용하여 팬텀을 스캔하고, 스캐너가 제조업체 사양 범위 내에 있는지 확인하십시오.

비교의학 담당 직원에게 컴퓨터 단층촬영(CT) 스캐너의 사용 준비가 완료되었음을 알립니다. 사용하기 최소 10분 전에 동물 처치실의 다운드래프트 테이블(downdraft table)을 켭니다. 5% 이중 4급 암모늄 소독액과 같이 승인된 소독제를 사용하여 다운드래프트 테이블의 표면을 세척하고 소독합니다.

내부 표면에 분무하고 10분간 접촉시킨 후 표면을 닦아 건조시키며, 그 다음 70%ethanol을 분무하고 닦아내어 잔류 소독제를 제거합니다. 마취 유도 박스와 동물 핸들링 장갑을 포함하여 필요한 장비와 소모품을 다운드래프트 테이블 위에 배치합니다. 컴퓨터 단층촬영 스캐너 베드에 동물 고정 장치를 설치한 후, 생체 징후 모니터를 설정합니다.

기화기 내의 isoflourane 잔량을 확인하고, 필요한 경우 isoflourane을 추가하십시오. 마취기의 누출 여부를 육안으로 점검하고, 누출을 유발하는 문제가 발견되면 이를 수정하십시오. 폐마취가스를 포집하는 scavenging canister의 무게를 측정하십시오.

기니피그가 들어있는 케이지를 영상 촬영실 인접 설치된 설치류 보관실 중 한 곳에서 다운드래프트 테이블로 옮깁니다. 케이지 카드에 기재된 동물 식별 번호를 확인합니다. 케이지 뚜껑을 열고, 양압복 장갑 위에 동물 보호용 가죽 장갑을 착용합니다.

기니피그를 조심스럽게 들어 올립니다. 동물을 마취 유도 상자에 넣고 뚜껑을 덮습니다. 5% 이중 4급 암모늄 소독액으로 동물 핸들링 장갑과 클린수트 장갑을 세척하여 제거합니다.

동물이 들어 있는 마취 유도 박스와 케이지를 다운드래프트 테이블에서 제거하여 운반 카트에 올립니다. 카트를 이용하여 동물을 컴퓨터 단층촬영(CT) 스캔실로 이동시킵니다. CT 스캐너실에 도착하면 즉시 폐가스 회수 캐니스터와 마취기를 유도 박스에 연결합니다.

텍스트 프로토콜에 안내된 대로 마취를 시작한 후, CT 스캐너실의 온측(hot side)에서 동물이 외부 자극에 반응하지 않는지 확인하고 근긴장도를 체크하여 마취 유도 중 마취 깊이가 적절한지 모니터링합니다. 마취된 기니피그를 유도 상자에서 꺼내어 영상 촬영 베드 위 고정 쿠션에 복와위(prone position)로 놓습니다. 추가적인 유지 마취를 위해 기니피그에게 노즈콘을 씌우고 가스를 켜서 산소를 1 L/min으로 공급합니다.

텍스트 프로토콜에 명시된 대로 이소플루레인(isoflurane)을 투여합니다. 호흡수와 심박수가 안정적인지 확인합니다. 기니피그가 완전히 마취되면 유도 박스로 공급되는 마취제를 차단합니다.

각막 상피의 건조를 방지하기 위해 양쪽 눈에 안연고를 도포합니다. CT 스캐너실의 콜드 사이드(cold side)에서 레이저 시스템을 활성화하여 기니피그를 CT 스캔 위치에 맞춥니다. 테이블 이동 버튼(in 및 out)을 사용하여 관심 해부학적 부위가 레이저 십자선 아래에 오도록 조절합니다.

시야를 설정하려면 레이저 버튼을 사용하여 관심 해부학적 부위 위에 시작점을 설정하십시오. 비교의학 담당 직원에게 요청하여 본인과 컴퓨터 단층촬영(CT) 스캐너 사이에 납 차폐물을 배치하도록 하십시오. 제조업체의 프로토콜에 따라 CT 연구 영상의 슬라이스 배치를 위한 서베이 스캔을 획득하십시오.

서베이 이미지 상에 CT 검사 이미지의 슬라이스 위치를 지정하십시오. 조영제 주입을 사용하는 경우 핫 사이드 담당자와 협의하십시오. 제조사의 프로토콜에 따라 검사 스캔을 획득한 후, 마찬가지로 제조사의 프로토콜에 따라 스캐너 콘솔에서 컴퓨터 단층 촬영 이미지를 재구성하십시오.

영상을 의료영상 저장 전송 시스템(PACS)으로 전송합니다. 필요한 경우, 저장 시스템에 저장된 이 데이터에 대해 추가적인 정성 및 정량 분석을 수행합니다. 기니피그를 스캐너 베드에서 CT 스캐너실 내의 먹이가 제공된 마이크로 격리 케이지로 옮깁니다.

동물을 취급한 후 니트릴 장갑을 세척하십시오. 카트를 사용하여 케이지를 동물 실험실 내의 사육 구역으로 운반하십시오. 케이지를 HEPA 환기 랙으로 되돌리기 전까지 동물이 마취에서 완전히 회복되었는지 모니터링하십시오.

동물 실험실의 다운드래프트 테이블과 스캐너 베이 구역 모두를 5% 이중 4급 암모늄 용액으로 소독하십시오. 이중 4급 암모늄 용액을 도포하고 10분간 방치한 후, 70% 에탄올 용액으로 표면을 닦아내십시오. 모니터 및 마취기처럼 직접 분사할 수 없는 민감한 전자 장비는 이중 4급 암모늄 용액을 적신 천으로 닦은 다음, 에탄올을 적신 천으로 닦아내십시오.

ABSL4 실험실에서 안전하게 작업하기 위해서는 모든 안전 절차와 동물 취급 표준 작업 지침을 엄격히 준수하는 것이 필수적입니다. 유도 박스 내의 감염된 동물을 동물 처치실에서 영상 촬영실로 이동시키면 공용 복도의 오염 위험을 최소화할 수 있습니다. 콜드 사이드(cold side)의 영상 촬영 담당자가 핫 사이드(hot side)의 비교 의학 담당자와 연락할 수 있도록 헤드셋이 포함된 블루투스 전화기를 이용한 통신 시스템을 구축하고 시각적 소통을 병행함으로써, 분리된 인원 간의 의사소통 오류 가능성을 줄일 수 있습니다.

적절한 절차를 준수함으로써 IRF Frederic에서 동물 생물안전 4등급(ABSL4) 연구를 수행하는 동안 실험실 획득 감염이나 실험 동물의 교차 오염은 기록되지 않았습니다. ABSL4 바이러스 병원체는 폐 관련 병리를 유발할 수 있으며, CT는 감염 동물 모델에서 질병 진행 상황을 모니터링하는 데 유용한 도구입니다. CT 영상은 조직에 흡수된 x-선 방사선을 통해 생성됩니다.

CT에서는 뼈와 같이 영상화된 객체의 밀도가 높을수록 객체가 더 밝게 나타납니다. 심장이나 간과 같이 밀도가 높은 장기 조직은 중간 정도의 강도를 띠는 경향이 있으며, 건강한 폐와 같이 공기로 채워진 조직은 검게 나타납니다. CT는 360도 시야에 걸쳐 여러 장의 방사선 사진을 획득하며, 이는 신체의 3차원 영상으로 재구성됩니다.

이 기술을 완전히 익히면 적절하게 수행했을 때 약 30분 정도 소요됩니다. 이와 유사한 절차를 통해 PET, SPECT, MRI와 같은 다른 영상 기법을 활용하여 질병 발병 기전에 관한 추가적인 질문에 답할 수 있으며, 어쩌면 바이러스 자체를 영상화하는 것도 가능할 것입니다. 이 영상을 시청하고 나면, 동물 생물 안전 등급 4(animal biosafety level 4) 시설 내 실험동물을 대상으로 의료 영상을 촬영하는 데 필요한 자원과 절차의 복잡성에 대해 충분히 이해하게 될 것입니다.