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Artigo de método

Precauções de segurança e Procedimentos Operacionais em um (A) BSL-4 laboratoriais: 4. Procedimentos Médicos de Imagem

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DOI:

10.3791/53601

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3 de outubro de 2016

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1Integrated Research Facility at Frederick, National Institute of Allergy and Infectious Diseases (NIAID), National Institutes of Health (NIH)

Neste artigo

Resumo

Aqui, apresentamos uma visão geral dos procedimentos de preparação e manuseio de animais necessários para realizar com segurança imagens médicas em um laboratório de nível 4 de biossegurança animal. A tomografia computadorizada de uma cobaia simulada infectada ilustra esses procedimentos que podem ser usados para avaliar a doença causada por um patógeno de alta consequência.

Resumo

Imagens médicas usando modelos animais para doenças humanas têm sido utilizadas há décadas; no entanto, até recentemente, imagens médicas de doenças induzidas por patógenos de alta consequência não eram possíveis. Em 2014, os Institutos Nacionais de Saúde, Instituto Nacional de Alergia e Doenças Infecciosas, Centro de Pesquisa Integrada em Fort Detrick abriram uma instalação de Nível 4 de Biossegurança Animal (ABSL-4) para avaliar o curso clínico e a patologia de doenças infecciosas em animais infectados experimentalmente. Várias modalidades de imagem, incluindo tomografia computadorizada (TC), ressonância magnética, tomografia por emissão de pósitrons e tomografia computadorizada por emissão de fóton único, estão disponíveis para os pesquisadores para essas avaliações. O foco deste artigo é descrever o fluxo de trabalho para obter com segurança uma imagem de TC de uma cobaia viva em uma instalação ABSL-4. Esses procedimentos incluem manuseio de animais, anestesia e preparação e monitoramento do animal até a recuperação da sedação. Também discutiremos a preparação do equipamento de imagem, a realização de verificações de qualidade, os métodos de comunicação do "lado quente" (contendo patógenos) para o "lado frio" e a movimentação do animal da sala de espera para a sala de imagem.

Introdução

A missão do Instituto Nacional de Alergia e Doenças Infecciosas (NIAID) Facilidade Integrado de Pesquisa em Fort Detrick em Frederick MD (IRF-Frederick) é a realização de pesquisa de doenças infecciosas emergentes para compreender os processos de doença clínicos que se correlacionam com a gravidade da induzida por microbiano doença. O IRF-Frederick tem uma capacidade única para realizar imagiologia médica em modelos animais de patógenos de alta-consequência num laboratório 1 NBA-4. Os métodos de imagem disponíveis para os investigadores incluem: tomografia computadorizada (TC), ressonância magnética (MRI), tomografia por emissão de positrões (PET), de fóton único tomografia computadorizada (SPECT), ultra-som, raios-X e fluoroscopia. Pesquisadores usam recursos de imagem disponíveis para monitorar a progressão da doença e avaliar a eficácia das intervenções, tais como tratamento de drogas e de vacinação, em estudos longitudinais.

As modalidades de imagem no IRF-Frederick foram especificamenteprojetado para manter os principais componentes do equipamento fora da alta contenção 2,3 e acessível para manutenção e reparação. Este projeto separa a suíte de imagem em (contendo agente patogénico) "quente" e "frio lados." Para conseguir esta separação, os tubos foram construídos especialmente concebidos para alargar o espaço de alta contenção com os orifícios de cada modalidade de imagiologia (Figura 1). Além de proporcionar contenção biológica, estes tubos proteger o equipamento de imagem a partir de gases e químicos utilizados para descontaminar o laboratório de alta contenção. cientistas e tecnólogos de imagem operar os scanners do "lado frio", enquanto Medicina Comparativa (CM) punho equipe e monitorar animais no "lado quente". Uma vez que a equipe CM deve trabalhar em estreita colaboração com cientistas de imagem para coordenar estas experiências, esta separação pode resultar em desafios de comunicação.

Depois de avaliar as opções disponíveis, a equipe CM estavam foraequipado com peças de orelha Bluetooth que transmitem ondas de rádio ultra-alta frequência de curto comprimento de onda para os telefones usados ​​para chamar o pessoal de imagem fora do confinamento. Devido à concepção da instalação, os pontos de acesso sem fios tiveram que ser instalados em cada um dos quartos para ultrapassar a interferência do sinal provocada por as camadas de cimento e do aço entre o "quente" e "frio" lados. Assim, a comunicação entre a equipe CM vestindo ternos de pressão positiva ruidosos e funcionários de imagem fora de alta contenção agora é confiável. Câmeras também foram instalados no lado quente dos quartos de imagem para imagem pessoal para ver a atividade no "lado quente". Com as câmeras, a equipe de imagem pode orientar técnicos CM com posicionamento animal ou quaisquer alterações de última hora para o protocolo de imagem.

Todo o trabalho na NBA-4 laboratório terno IRF-Frederick requer pessoal a usar de pressão positiva encapsular ternos 4. Vestindo estes ternos reduz a mobilidade, e a pesada tardex luvas ligados ao terno além de até três camadas adicionais de luvas compromete destreza. O resultado é que os procedimentos demoram mais tempo para ser concluído e tarefas que exigem habilidade motora fina são muito mais difíceis. Como o nível de biossegurança aumenta, manejo dos animais e manipulações tornam-se mais difícil e demorado, especialmente com pequenos animais. Procedimentos em um laboratório NBA-4 pode levar até 2-3 vezes mais do que um laboratório NBA-2.

O objetivo deste artigo é demonstrar visualmente os desafios associados com modelos de imagens de animais em um ambiente NBA-4 utilizando CT procedimento de digitalização de uma cobaia como um exemplo.

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Protocolo

Este protocolo segue as seguintes orientações de cuidados de animais. Os animais foram alojados em uma instalação credenciada pela Associação de Avaliação e Acreditação do Laboratório de Animal Care International. Todos os procedimentos experimentais foram aprovados pelo Instituto Nacional de Alergia e Doenças Infecciosas, da Divisão de Investigação Clínica, Animal Care e do Comitê Use e estavam em conformidade com os regulamentos Animal Welfare Act, política de Serviço de Saúde Pública, e o Guia para o Cuidado e Uso de Animais de laboratório recomendações.

1. Prepare CT Scanner (em "Cold Side")

  1. Condicionar o Tubo de Raios-X
    1. Verifique se nenhum membro da equipe está na sala de digitalização e mesa o assunto está vazio.
    2. Executar o procedimento tubo condicionado de acordo com as especificações do fabricante do scanner.
  2. Executar a calibração Air
    1. Certifique-se de que nenhum objeto está no campo de digitalização.
    2. Execute o procedimento de calibragem de ar de acordo com as especificações do fabricante do scanner. Em muitas plataformas, esta calibração é automática ou semi-automática.
  3. Execute Qualidade de digitalização de controle (em "Hot Side")
    1. Complete os procedimentos de entrada de laboratório NBA-4 terno (descritos em detalhe em referência 5) com a adição de uma etapa extra. Se os procedimentos envolvem a exposição aos materiais radioactivos, clipe de um dosímetro para os scrubs sob o fato de protecção. Por sua vez, o dosímetro a cada 2 meses para o cálculo da exposição à radiação.
    2. Coloque a cabeça eo corpo fantasma CT, que é feito fora do ar, água e Teflon, no suporte apropriado na mesa de digitalização.
  4. Execute Qualidade de digitalização de controle (em "Cold Side")
    1. A partir do lado frio, avançar o fantasma para o centro do furo 6.
    2. Adquirir uma varredura usando parâmetros de controle laboratorial padronizado de qualidade (QC) para ensure o scanner está dentro das especificações do fabricante.
    3. Execute QC análise computadorizada de imagens para calcular os desvios médios e padrão de intensidade de sinal dentro de regiões de interesse centrado sobre cada tipo de material (ar, água ou Teflon) de acordo com o protocolo do fabricante.
    4. Notificar os funcionários CM que o tomógrafo está pronto para uso.
    5. Verifique as informações dos animais (número de identificação, peso, data de nascimento) com a equipe CM.
  5. Registre Informação Assunto para o Banco de Dados do Paciente.
    1. No console do tomógrafo (no "lado frio"), acesse Sistema de Informação de Radiologia do scanner (RIS). Verifique se o RIS é preenchida com os detalhes do cronograma de digitalização.
    2. Selecione o assunto e dados demográficos, como número de identificação, idade, data de nascimento e data do exame atual; em seguida, o tipo de exame deve preencher automaticamente.
    3. inserir manualmente peso assunto.
    4. Escolha correta suorientação bject no CT pórtico (por exemplo, de cabeça, pés em primeiro lugar, de bruços, em decúbito dorsal).

2. Prepare Áreas de Trabalho no terno do Laboratório NBA-4

  1. Prepare o II Biossegurança Gabinete Class (BSC) ou Downdraft mesa na sala Procedimento Animal. Ligue BSC (ou Downdraft Table) pelo menos 10 min antes do uso.
    1. solução desinfectante (acetato de cloreto de amónio dimetil benzil amónio cloreto de dimetil-benzil-N-alquil-, N-alquilo) Limpar e desinfectar superfícies interiores do BSC ou a superfície de topo da mesa de corrente descendente com um desinfectante aprovado, tal como 5% de amónio quaternário dupla. Pulverizar as superfícies interiores do BSC ou a superfície de topo da mesa de corrente descendente e limpar superfícies secas após 10 min de tempo de contacto. Spray e limpe as superfícies com 70% de etanol para remover desinfectante residual.
    2. equipamentos lugar e suprimentos necessários na tabela de BSC ou downdraft, incluindo a caixa indução da anestesia e animais luvas de manipulação.
      3. ol>
    3. Prepare o CT Scanner Bed.
      1. Defina-se o dispositivo de retenção de animais na cama CT.
      2. Set-up O monitor de sinais vitais para detectar a frequência cardíaca e saturação de oxigênio. Se sessão de digitalização é mais do que 10 min, temperatura monitor.
    4. Prepare o aparelho de anestesia.
      1. Verificar o volume isoflurano no vaporizador e adicionar mais isoflurano, se necessário.
      2. Realizar um teste de vazamento através da pressurização do circuito respiratório anestésico com oxigénio, verificando para o gás escapou, e inspecionar visualmente a máquina de anestesia para vazamentos 1.
        1. Se for detectado um vazamento, determinar a fonte, corrija o problema e executar um teste de vazamento de acompanhamento para verificar as correções foram devidamente implementadas.
      3. Pesar o recipiente de eliminação descartável que capta gás anestésico resíduos. Se o recipiente é ≥50 g sobre o peso inicial do recipiente, substitua canister 7.
    title "> 3. Transporte de Animal de quarto animal Procedimento e Preparação de Anestesia Indução no CT quarto Scanner (em" Hot Side ")

    1. Transfira a gaiola de habitação a cobaia de um dos Rodent Dadas Quartos Adjacentes para a Suíte de imagem para o BSC Classe II.
      1. Verifique se o ID animal.
      2. Remova o cartão de gaiola e manter com o animal.
    2. Abra a tampa para a gaiola e don luvas de couro de proteção de animais sobre as luvas terno de pressão positiva. Levante com cuidado a cobaia, colocar animais na caixa de indução da anestesia, e cobrir a caixa com a tampa.
    3. Remova a caixa de indução anestésica contendo o animal do BSC Classe II e colocá-lo em um carrinho de transporte.
    4. Usando o carrinho, levar o animal ao quarto do varredor do CT.
    5. Na sala scanner CT, ligue imediatamente o recipiente de eliminação e aparelho de anestesia para a caixa de indução. Ligue o gás oxigénio para a caixa de indução e definir o vaporizador para DelivER 4% de isoflurano para indução inicial da anestesia 8.
    6. Monitorar o animal durante a indução da anestesia para a profundidade adequada da anestesia (por exemplo, não responde a estímulos externos, tônus muscular, respiratório estável e taxas de coração) 8.
    7. Desligue a anestesia para a caixa de indução quando a cobaia está totalmente anestesiado.

    4. Organizar Assunto on Imaging Bed no CT Scanner (no "lado quente")

    1. Remova a anestesiado Cobaia da Caixa de Indução e colocar no Imagiologia Bed.
      1. Coloque a cobaia na almofada participação numa posição de bruços.
      2. Aplicar pomada oftálmica em ambos os olhos para proteger o epitélio corneano de secar.
    2. Administrar Manutenção isoflurano Anestesia.
      1. Coloque o cone do nariz na cobaia e transformar em gás para entregar 1 L / min de oxigênio para o nariz cone 8.
      2. Definir o vaporizador para entregar 2-3%isoflurano para a cobaia através do cone do nariz.
      3. Uma vez que o tema atinja o plano desejado de anestesia (nenhum movimento, ~ 60 respirações por minuto), reduza o ajuste para entregar 1,0-1,5% de isoflurano para a manutenção da anestesia vaporizador.
      4. Monitorar os sinais vitais, incluindo a temperatura corporal, freqüência cardíaca e freqüência respiratória. Se a freqüência respiratória começa a acelerar ou desacelerar, aumentar ou diminuir a porcentagem de isoflurano, respectivamente 9.
    3. Proporcionar uma fonte de calor adicional para manter a temperatura do corpo da cobaia entre 37 e 39 ° C, se necessário, dependendo do comprimento esperado de aquisição de dados e de profundidade de anestesia mantida 8,9.
    4. Garantir uma cobertura plástica sobre a parte superior da almofada de retenção.
    5. Avançar cama de imagens para dentro do tubo de contenção.

    5. Definir o campo Imagem do Vista

    1. Ative o sistema de laser (equipe de imagens) sobre o "lado frio" do sc CTanner espaço para posicionar a cobaia para a digitalização CT. Use a tabela "em" botões e "out" para cobrir a anatomia de interesse sob a mira a laser.
    2. Para definir o campo de visão, use o botão de laser para definir o ponto de partida sobre a anatomia de interesse.
    3. Contato na equipe CM em "lado quente" para colocar um escudo de chumbo, entre si, o scanner CT.

    6. adquirir imagens

    1. Adquirir varredura levantamento para colocação fatia de imagens do estudo CT de acordo com o protocolo do fabricante.
    2. Prescrever colocação fatia de imagens do estudo CT em imagens da pesquisa.
    3. Coordenar com pessoal "do lado quente" se a injeção de contraste é para ser usado.
    4. Adquirir varredura estudo de acordo com o protocolo do fabricante.
    5. Reconstruir imagens de CT no console do scanner de acordo com o protocolo do fabricante.
    6. Enviar imagens para um PACS. Realizar mais qualitativa e quantitative analisa a partir deste sistema de arquivo de acordo com o protocolo do fabricante.

    Recuperação 7. Pós-scan

    1. Transferir cobaia do scanner a uma gaiola microisolator limpo com comida e guloseimas.
    2. Usando o carrinho, transportar a gaiola com animais de volta à sua área de habitação.
    3. Monitorar o animal até que esteja totalmente recuperado da anestesia.
    4. Uma vez totalmente recuperado, volte a gaiola para o High Efficiency Particulate Air (HEPA) filtrado por prateleiras ventiladas.

    8. Desinfecção do Scanner Bay e Equipamentos

    1. Desinfectar área da baía do scanner (por exemplo, superfícies que estavam em contato direto com o animal, scanner, chão da sala scanner, puxadores das portas) com uma solução de amônio 5% dupla quaternário para um tempo de contacto de 10 min.
    2. Enxaguar as superfícies com uma solução de etanol a 70% após uma exposição de 10 min a uma solução de amónio quaternário dupla.
    3. Limpe itens que não podem ser pulverizadas diretamentecom uma solução dupla quaternário de amônio (equipamentos eletrônicos sensíveis) com um pano dual-quaternário-saturado de amónio seguido por um pano saturado de etanol.

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Resultados

O cumprimento rigoroso de todos os procedimentos de segurança e procedimentos operacionais padrão para manuseio dos animais é essencial para trabalhar com segurança em um laboratório NBA-4. Transferência de animais infectados dentro da caixa de indução a partir dos animais quarto procedimento para a suite de imagem a minimizar o risco de contaminação dos corredores comuns. Seguindo os procedimentos necessários, não há infecções adquiridas em laboratório ou contaminação cruzada de indivíd...

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Discussão

Artigos anteriores desta série têm enfatizado a extensa formação, atenção aos detalhes, os procedimentos de segurança e controles de engenharia adicionais necessários para trabalhar com segurança em um 12,13 máxima laboratório de contenção. Realizar o trabalho com segurança é a maior prioridade nesses laboratórios. Esta filosofia é ainda mais importante quando se trabalha com animais vivos, devido a riscos adicionais, tais como o potencial de animais infectados para infligir mordidas ou arranhões ou para gera...

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Divulgações

Os autores não têm nada a divulgar.

Agradecimentos

O conteúdo desta publicação não reflete necessariamente as opiniões ou políticas do Departamento de Saúde e Serviços Humanos dos EUA (DHHS) ou das instituições e empresas afiliadas aos autores. Este trabalho foi financiado em parte pelo contrato principal do Battelle Memorial Institute com o Instituto Nacional de Alergia e Doenças Infecciosas dos EUA (NIAID) sob o Contrato No. HHSN272200700016I. M.R.H., K.J., D.P., L.B. e J.W. realizaram este trabalho como funcionários do Battelle Memorial Institute. Os subcontratados do Battelle Memorial Institute que realizaram este trabalho são: R.B., funcionário da Charles River Laboratories - Insourcing Solutions; L.K. e M.R.L., funcionários da MEDRelief Staffing Inc.; M.G.L. como funcionário do Lovelace Respiratory Research Institute, Inc.; e J.H.K. como funcionário da Tunnell Government Services, Inc.

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Materiais

Lista de materiais utilizados neste artigo
NomeEmpresaNúmero de catálogoComentários
Micro-Chem PlusNational Chemical Laboratories255
CTscanner Philips Healthcare
CT phantomPhilips Healthcare
Isovue-300 (reagente de contraste CT)Bracco DiagnosticsNDC 0270-1315-30
Rack ventiladoProdutos
Gaiola micro-isoladoraProdutos
Armário de biossegurançaNuaire
SurgiVetWWV9000
Caixa de indução de anestesiaVetEquip
Máscara de anestesiaHenry Schein
IsofluranoHenry Schein
Recipientede eliminação de gases residuaisFisherF / AIR
Almofada
Pomada oftálmica
Monitor de sinais vitaisBionetBM3Vet
CelularSpectralink8440
Fone de ouvido Blue Tooth Pontos
de acesso sem fio
Sperian HoneywellSafety ProductsBSL 4-2
Luvas de terno externo (látex, Ansell Canners and Handlers)Fisher19-019-601
Luvas de terno externo (nitrilo/borracha, MAPA)Fisher2MYU1
ScrubsCintas60975/60976
Meias Cintas944
Fita adesivaPack-N-Tape
ToalhasCintas2720
Lubrificante com zíperAmazonB000GKBEJA
de laboratóriode laboratório Máquina de anestesia de retenção51131069695

Referências

  1. 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).
  2. de Kok-Mercado, F., Kutlak, F. M., Jahrling, P. B. The NIAID Integrated Research Facility at Fort Detrick. Appl Biosafety. 16, 58-66 (2011).
  3. Keith, L., et al. Preclinical imaging in BSL-3 and BSL-4 envrionments: imaging pathophysiology of highly pathogenic infectious diseases. Moyer, B. R., Cheruvu, N. P. S., Hu, T. , Springer-Verlag. New York, NY. (2014).
  4. Chosewood, L. C., Wilson, D. E. Biosafety in microbiological and biomedical laboratories. , 5th, U.S. Dept. of Health and Human Services. Washington, D.C. . Accessed Sept. 4, 2014 (2009) http://www.cdc.gov/biosafety/publications/bmbl5/. (2009).
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  8. Gargiulo, S., et al. Mice anesthesia, analgesia, and care, Part I: anesthetic considerations in preclinical research. ILAR J. 53, E55-E69 (2012).
  9. Office of the Press Secretary. Executive order 13546. Optimizing the security of Biological Select Agents and Toxins in the United States. The White House. , Washington, DC. Available from: http://www.whitehouse.gov/the-press-office/executive-order-optimizing-security-biological-select-agents-and-toxins-united-stat (2010).
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  12. Mazur, S., et al. Safety precautions and operating procedures in an (A)BSL-4 laboratory: 2. General practices. J Vis Exp. , (2016).
  13. Bohannon, J. K., et al. Safety precautions and operating procedures in an (A)BSL-4 laboratory: 3. Aerobiology. J Vis Exp. , (2016).

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