Introduction
La mission de l'Institut national des allergies et des maladies infectieuses (NIAID) Facilité de recherche intégrée à Fort Detrick dans Frederick MD (IRF-Frederick) consiste à effectuer la nouvelle recherche sur les maladies infectieuses à comprendre les processus pathologiques cliniques qui sont en corrélation avec la gravité de induite microbienne maladie. L'IRF-Frédéric a une capacité unique pour effectuer l' imagerie médicale dans des modèles animaux d'agents pathogènes à haut conséquence dans un laboratoire ABSL-4 1. Les modalités d'imagerie disponibles aux enquêteurs comprennent: la tomodensitométrie (TDM), imagerie par résonance magnétique (IRM), la tomographie par émission de positons (TEP), photon unique tomographie (SPECT), ultrasons, rayons X, et la fluoroscopie. Les chercheurs utilisent des capacités d'imagerie disponibles pour surveiller la progression de la maladie et d'évaluer l'efficacité des interventions, telles que le traitement médicamenteux et la vaccination, dans les études longitudinales.
Les modalités d'imagerie à l'IRF-Frederick étaient spécifiquementconçu pour maintenir les composants de base de l'équipement à l' extérieur du confinement élevé 2,3 et accessibles pour l' entretien et la réparation. Cette conception sépare la suite d'imagerie dans "chaud" (contenant l'agent pathogène) et "côtés froids." Pour parvenir à cette séparation, les tubes ont été construits spécialement conçus pour étendre l' espace de confinement élevé dans les alésages de chaque modalité d'imagerie (figure 1). En plus d'assurer le confinement biologique, ces tubes protègent l'équipement d'imagerie à partir de gaz et produits chimiques utilisés pour décontaminer le laboratoire de haute confinement. scientifiques et technologues imagerie fonctionnent les scanners du "côté froid", tandis que la médecine comparative (CM) poignée du personnel et de surveiller les animaux sur le "côté chaud". Étant donné que le personnel de CM doit travailler en étroite collaboration avec des scientifiques d'imagerie pour coordonner ces expériences, cette séparation peut entraîner des problèmes de communication.
Après avoir évalué les options disponibles, le personnel CM étaient horséquipé d'oreillettes Bluetooth qui transmettent des ondes radio ultra-haute fréquence courte longueur d'onde à des téléphones utilisés pour appeler le personnel d'imagerie à l'extérieur du confinement. En raison de la conception de l'installation, les points d'accès sans fil devaient être installés dans chacune des chambres pour surmonter les interférences de signal provoquée par les couches de ciment et d'acier entre le "chaud" et "froid" côtés. Ainsi, la communication entre le personnel de CM portant des costumes à pression positive bruyants et le personnel de l'imagerie à l'extérieur haut niveau de confinement est maintenant fiable. Des caméras ont également été installés sur le côté chaud des salles d'imagerie pour l'imagerie du personnel pour voir l'activité sur le "côté chaud". Avec les caméras, le personnel d'imagerie peut guider les techniciens CM avec le positionnement des animaux ou des changements de dernière minute au protocole d'imagerie.
Tous les travaux dans le ABSL-4 laboratoire de costume IRF-Frederick exige que le personnel à porter encapsuler costumes 4 à pression positive. Le port de ces costumes réduit la mobilité, et le lourd retardx gants attachés à la combinaison et jusqu'à trois couches supplémentaires de gants compromet la dextérité. Le résultat est que les procédures prennent plus de temps à remplir et les tâches qui nécessitent la motricité fine sont beaucoup plus difficiles. Comme le niveau de biosécurité augmente, la manipulation des animaux et les manipulations deviennent plus difficile et prend du temps, en particulier avec de petits animaux. Procédures dans un laboratoire ABSL-4 peut prendre jusqu'à 2-3 fois plus longtemps que d'un laboratoire ABSL-2.
Le but de cet article est de démontrer visuellement les défis associés aux modèles d'imagerie animale dans un environnement ABSL-4 en utilisant CT procédure de numérisation d'un cochon de Guinée à titre d'exemple.
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Protocol
Ce protocole est conforme aux directives de protection des animaux suivants. Les animaux ont été logés dans un établissement accrédité par l'Association pour l'évaluation et l'accréditation des animaux de laboratoire Care International. Toutes les procédures expérimentales ont été approuvées par l'Institut national des allergies et des maladies infectieuses, Division de la recherche clinique, les soins aux animaux et l' utilisation Comité et étaient en conformité avec les règlements de la Loi la protection des animaux, la politique du Service de la santé publique, et le Guide pour les soins et l' utilisation des recommandations Animaux de laboratoire.
1. Préparer Scanner (sur "Cold Side")
- Conditionner le tube à rayons X
- Vérifiez qu'aucun membre du personnel est dans la salle d'examen et la table d'objet est vide.
- Exécutez la procédure tube de conditionnement conformément aux spécifications du fabricant du scanner.
- Effectuer Calibration Air
- Assurez-vous qu'aucun des objets dans le champ de balayage. Effectuez la procédure d'étalonnage de l'air conformément aux spécifications du fabricant du scanner. Sur de nombreuses plates-formes, ce calibrage est automatique ou semi-automatique.
- Effectuer une analyse de contrôle qualité (sur "Hot Side")
- Remplissez les procédures d'entrée laboratoire ABSL-4 costume (décrit en détail dans la référence 5) avec l'ajout d'une étape supplémentaire. Si les procédures impliquent l'exposition à des matières radioactives, découpez un dosimètre aux gommages sous le vêtement de protection. Tourner dans le dosimètre tous les 2 mois pour le calcul de l'exposition aux rayonnements.
- Placez la tête et le corps fantôme CT, qui est fabriqué à partir de l'air, l'eau et le Téflon, dans le support approprié sur la table de balayage.
- Effectuer une analyse de contrôle qualité (sur "Cold Side")
- Du côté froid, faire avancer le fantôme dans le centre de l'alésage 6.
- Acquérir une analyse à l'aide de contrôle de laboratoire de qualité normalisé (QC) paramètres pour ensure le scanner est conforme aux spécifications du fabricant.
- Effectuer QC analyse informatisée des images pour calculer les déviations moyennes et standard de l'intensité du signal dans les régions d'intérêt centré sur chaque type de matériau (air, eau ou Teflon) selon le protocole du fabricant.
- Aviser le personnel CM que le scanner CT est prêt à l'emploi.
- Vérifiez les informations sur les animaux (numéro d'identification, poids, date de naissance) avec le personnel CM.
- Inscrivez Concerne dans la base de données des patients.
- Sur la console du scanner CT (sur le "côté froid"), accès système d'information radiologique du scanner (RIS). Vérifiez que le RIS est rempli avec les détails de la planification de l'analyse.
- Sélectionnez le sujet et les données démographiques telles que le numéro d'identification, d'âge, date de naissance et la date de l'examen en cours; puis, le type d'examen doit automatiquement remplir.
- Entrez manuellement le poids sujet.
- Sélectionnez correct suorientation bject dans CT portique (par exemple, la tête la première, les pieds d' abord, sujettes, supination).
2. Préparer les zones de travail dans le laboratoire ABSL-4 Suit
- Préparer le Cabinet de classe II biosécurité (BSC) ou Downdraft Tableau dans la procédure Chambre des animaux. Allumez BSC (ou Downdraft Table) au moins 10 minutes avant utilisation.
- une solution désinfectante (chlorure d'ammonium benzyl-diméthyl-éthyl n-alkyl- diméthyl-benzyle chlorure d'ammonium, le n-alkyl) nettoyer et désinfecter les surfaces intérieures du BSC ou la surface supérieure de la table aspirante au moyen d'un désinfectant agréé tel que 5% à double ammonium quaternaire. Vaporiser les surfaces intérieures de la BSC ou la surface supérieure de la table aspirante et essuyer les surfaces sèches après 10 minutes de temps de contact. Vaporiser et essuyer les surfaces avec 70% d'éthanol pour éliminer les résidus de désinfectant.
- Placer l'équipement et les fournitures nécessaires à la table de BSC ou downdraft, y compris la boîte anesthésie d'induction et d'animaux gants de manutention. ol>
- Préparer le lit Scanner.
- Mise en place du dispositif de maintien des animaux sur le lit CT.
- Mise en place des moniteur de signes vitaux pour détecter la fréquence cardiaque et la saturation en oxygène. Si la session de numérisation est plus longue de 10 minutes, la température du moniteur.
- Préparer la machine d'anesthésie.
- Vérifiez le volume de l'isoflurane dans le vaporisateur et ajouter plus isoflurane si nécessaire.
- Effectuer un test de fuite en mettant sous pression le circuit respiratoire anesthésique avec de l' oxygène, la vérification des gaz échappé, et d' inspecter visuellement l'appareil d'anesthésie pour les fuites 1.
- Si une fuite est détectée, déterminer la source, corriger le problème, et d'effectuer un test d'étanchéité suivi pour vérifier les corrections ont été correctement mises en œuvre.
- Peser la cartouche de balayage jetable qui capte le gaz des déchets anesthésique. Si la cartouche est ≥50 g sur le poids initial de la cartouche, remplacer la cartouche 7.
- Transférer le logement Cage du cochon Guinée à partir de l'un des Rongeur Tenir Chambres adjacentes à la suite d'imagerie dans le BSC de classe II.
- Vérifiez l'identification des animaux.
- Retirez la carte de la cage et de garder avec l'animal.
- Ouvrez le couvercle de la cage et enfiler animaux gants en cuir de protection sur les gants de costume à pression positive. ramasser délicatement le cochon de Guinée, placer l'animal dans la zone d'anesthésie à induction, et couvrir la boîte avec le couvercle.
- Retirer la boîte anesthésie d'induction contenant l'animal de la BSC Classe II et le placer sur un chariot de transport.
- Utilisation du panier, prendre l'animal à la salle du scanner CT.
- Dans la salle du scanner CT, connecter immédiatement la cartouche de balayage et de la machine d'anesthésie à la boîte à induction. Allumez le gaz d'oxygène à la zone d'induction et régler le vaporisateur pour livrer 4% d' isoflurane pour l' induction de l' anesthésie initiale 8.
- Surveiller l'animal pendant induction de l' anesthésie pour la profondeur de l' anesthésie adéquate (par exemple, ne répond pas à des stimuli externes, le tonus musculaire, respiratoire stable et le rythme cardiaque) 8.
- Éteignez l'anesthésie à la boîte à induction lorsque le cochon de Guinée est entièrement anesthésié.
4. Organiser Sujet sur Imaging lit dans le Scanner (le "côté chaud")
- Retirez le anesthésié cochon Guinée à partir de la boîte à induction et Placer sur le lit d'imagerie.
- Placez le cochon de Guinée sur le coussin de maintien en position couchée.
- Appliquer une pommade ophtalmique dans les deux yeux pour protéger l'épithélium cornéen de se dessécher.
- Administrer Maintenance isoflurane anesthésie.
- Placez le cône de nez sur le cochon de Guinée et allumer le gaz pour fournir 1 L / min d'oxygène pour le cône de nez 8.
- Réglez le vaporisateur pour fournir 2-3%isoflurane au cochon de Guinée via le cône de nez.
- Une fois que le sujet a atteint le plan désiré de l'anesthésie (pas de mouvement, ~ 60 respirations par minute), réduire le réglage pour fournir 1,0-1,5% d'isoflurane pour l'entretien de l'anesthésie vaporisateur.
- Surveiller les signes vitaux, y compris la température du corps, la fréquence cardiaque et la fréquence respiratoire. Si la fréquence respiratoire commence à accélérer ou ralentir, augmenter ou diminuer le pour cent de l' isoflurane, respectivement 9.
- Fournir une source de chaleur supplémentaire pour maintenir cochon Guinée température corporelle entre 37 et 39 ° C, si nécessaire, en fonction de la durée prévue de l' acquisition de données et de la profondeur de l' anesthésie maintenue 8,9.
- Fixer un couvercle en plastique sur le dessus du coussin de maintien.
- Advance lit d'imagerie dans le tube de confinement.
5. Régler le champ d'image de la vue
- Activer le système laser (personnel d'imagerie) sur le "côté froid" de la sc CTanière chambre pour positionner le cochon de Guinée pour la tomodensitométrie. Utilisez la table "dans" boutons et "out" pour couvrir l'anatomie d'intérêt sous le réticule laser.
- Pour définir le champ de vision, utilisez le bouton laser pour définir le point de départ sur l'anatomie d'intérêt.
- Communiquez avec le personnel CM sur "côté chaud" pour placer un blindage de plomb entre eux et le scanner.
6. Acquérir Images
- Acquérir analyse de l'enquête pour le placement de tranche pour CT images de l'étude selon le protocole du fabricant.
- Prescrivez placement de tranche pour CT images d'étude sur les images de l'enquête.
- Coordonner avec le personnel "côté chaud" si l'injection de contraste doit être utilisé.
- L'acquisition d'analyse de l'étude selon le protocole du fabricant.
- Reconstruire images CT à la console du scanner selon le protocole du fabricant.
- Envoyer des images à un archivage d'image et de communication. Effectuez plus qualitative et quantitative analyse de ce système d'archivage selon le protocole du fabricant.
Recovery 7. Post-scan
- Transfert cochon Guinée du lit du scanner à une cage de microisolation propre avec de la nourriture et des friandises.
- Utilisation du panier, transporter la cage avec un animal à sa zone d'habitation.
- Surveiller l'animal jusqu'à complètement récupéré de l'anesthésie.
- Une fois complètement récupéré, retourner la cage à la haute efficacité pour les particules de l'air (HEPA) -filtered supports ventilés.
8. Désinfection de Scanner Bay et de l'équipement
- Désinfecter la région de la baie du scanner (par exemple, les surfaces qui ont été en contact direct avec l'animal, lit scanner, plancher de la salle du scanner, les poignées de porte) avec une double solution d'ammonium quaternaire de 5% pour un temps de 10 min de contact.
- Rincer les surfaces avec une solution à 70% d'éthanol après une exposition de 10 min à la solution duale d'ammonium quaternaire.
- Essuyez les articles qui ne peuvent être pulvérisés directementavec double solution d'ammonium quaternaire (équipement électronique sensible) avec un tissu à double ammonium quaternaire saturée suivi d'un tissu d'éthanol saturé.
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Representative Results
Le strict respect de toutes les procédures de sécurité et de procédures d'exploitation standard pour la manipulation des animaux est essentielle pour travailler en toute sécurité dans un laboratoire ABSL-4. Transférer des animaux infectés dans la zone d'induction de la procédure chambre d'animal à la suite d'imagerie minimise le risque de contamination par des couloirs communs. En suivant les procédures nécessaires, aucune infection acquises au laboratoire ou la contamination croisée des sujets animaux ont été enregistrés tout en menant ABSL-4 recherche à l'IRF-Frédéric.
ABSL-4 agents pathogènes viraux peuvent induire des pathologies liées aux poumons 10,11 et CT est un outil précieux pour surveiller la progression de la maladie dans des modèles animaux d'infection. CT images sont créées à partir de l'absorption d'un rayonnement de rayons X dans les tissus, et des expériences d'imagerie peut être effectuée relativement rapidement, minimisant ainsi la quantité d'anesthésie nécessaire. En CT, plus la density de l'objet imagé, comme les os, plus l'objet apparaît (Figure 2). La densité des tissus organiques ont tendance à être d'intensité intermédiaire (gris), alors que les tissus remplis d'air tels que les poumons sains, apparaissent en noir. CT acquiert plusieurs radiographies sur une vue à 360 ° qui est reconstruit dans une vue en 3 dimensions du corps. Pour une plus grande délimitation entre les organes et les pathologies infectieuses liées à la maladie, les agents de contraste intraveineux peuvent être utilisés.
Figure 1:. Conception de confinement élevé des modalités d'imagerie à l'IRF-Frederick Cette conception sépare la suite d'imagerie dans les côtés "chaud" et "froid". Spécialement conçu tubes étendent l'espace de confinement élevé du "côté chaud" dans les trous de chaque scanner sur le "côté froid". scientifiques et technologues imagerie fonctionnent les scanners de la4;. Côté froid " , tandis que la médecine comparative (CM) poignée du personnel et de surveiller les animaux sur le" côté chaud " S'il vous plaît cliquer ici pour voir une version plus grande de cette figure.
Figure 2:. Image CT du torse d'un cochon de Guinée absorption des rayons X est plus grande dans les os, donc l' os (A) apparaît plus lumineux dans l'image, et l' air (B, le tissu pulmonaire) apparaît plus sombre, et des tissus mous (C: coeur, D: foie). apparaîtra intermédiaire contraste (a) BSL-4 pathogènes viraux induisent une pathologie associée pulmonaire, faisant CT un outil précieux pour la progression de la maladie de surveillance dans des modèles animaux d'infection S'il vous plaît cliquer sur sone pour voir une version plus grande de cette figure.
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Discussion
Les précédents articles de cette série ont mis l' accent sur la formation approfondie, l' attention au détail, les procédures de sécurité et les contrôles techniques supplémentaires nécessaires pour travailler en toute sécurité dans une 12,13 maximale de laboratoire de confinement. Exécution de travaux en toute sécurité est la plus haute priorité dans ces laboratoires. Cette philosophie est encore plus important lorsque l'on travaille avec des animaux vivants en raison des risques supplémentaires tels que le potentiel pour les animaux infectés pour infliger des morsures ou des égratignures ou de générer des aérosols 7. Ces procédures mettent l'accent sur la manipulation et le transport des animaux de la salle d'attente dans les salles d'imagerie. manipulations des animaux et la surveillance pendant l'anesthésie sont démontrées pour donner au spectateur un portrait réaliste de l'attention portée aux détails et à la sécurité des considérations nécessaires tout en travaillant dans un laboratoire ABSL-4.
Nous décrivons un protocole pour effectuer l'imagerie médicale non invasive dans un laboratoire ABSL-4 en utilisant un scanner d'un cochon de Guinéepar exemple. Plusieurs étapes sont essentielles à l'imagerie réussie dans le laboratoire BSL-4. La première étape critique consiste à vérifier que les listes de contrôle de sécurité sont effectuées pour assurer que tous les systèmes de sécurité fonctionnent correctement avant l' entrée dans le laboratoire 5. Le personnel doit suivre les procédures d'entrée et de sortie appropriées pour assurer qu'ils fonctionnent en toute sécurité dans le laboratoire BSL-4. La deuxième étape critique est de vérifier que le personnel soit pas présent dans la salle d'examen ou ils sont derrière un écran de plomb portable pendant le conditionnement du tube à rayons X et des analyses ultérieures. Il est important de déterminer que le scanner est prêt et fonctionne correctement avant anesthésier et de préparer les animaux pour l'imagerie. L'étape critique suivante consiste à effectuer une analyse de contrôle de qualité avec un fantôme approprié et avertir les techniciens animaliers lorsque le scanner est opérationnel et prêt à l'emploi. Une communication claire et efficace est aussi important d'exécuter des protocoles d'imagerie comme le personnel de la manipulation des animaux sont physiquement separATED de technologues en imagerie opérant les scanners sur le "côté froid".
L'imagerie médicale dans un laboratoire BSL-4 est une procédure difficile que toutes les procédures de manipulation des animaux doit être fait tout en portant le maillot de pression positive et plusieurs paires de gants, y compris des gants de costume lourds. les procédures de manipulation des animaux de base sont modifiés pour répondre aux considérations du laboratoire BSL-4 sécurité. Manipulation des animaux éveillés est minimisée et modifié pour réduire les risques de morsures ou des griffures. Par exemple, le cuir travail gants sont portés pour protéger les gants de costume lors du ramassage des cobayes éveillés et autres rongeurs plus grands. Les souris ne sont manipulés avec une pince et doivent être anesthésiés avant de les gommante pour les injections intra-péritonéales. peut-être besoin d'être modifié pour assurer un degré plus élevé de sécurité des techniques d'injection. Forceps et / ou des dispositifs de retenue sont utilisés pour effectuer des injections chez les rongeurs plutôt que d'utiliser la retenue à la main seule. La complexité et le temps nécessaire pour perfimagerie ORM dépend de plusieurs facteurs, y compris la modalité choisie et les espèces utilisées. Limites de la scène tomodensitométrie comprennent la difficulté à administrer des agents de contraste à certaines espèces d'animaux de laboratoire. Les cochons d'Inde, en particulier, ne sont pas veines facilement accessibles pour l'administration d'un agent de contraste par voie intraveineuse. Difficulté à cette administration est aggravée par la difficulté de manipulation de la motricité fine tout en portant un équipement de protection individuelle. En outre, le calendrier des injections d'agent de contraste doit être coordonné avec le personnel sur le "côté froid" qui fonctionne le scanner.
La conception unique de l'installation d'imagerie crée des défis qui nécessitent des modifications des techniques d'imagerie. Un défi a été la difficulté avec la communication en raison de la séparation physique des technologues en imagerie qui gèrent les équipements de balayage et d'animaux techniciens de manutention et de surveillance des animaux. téléphones Bluetooth avec casques portés à l'intérieur ducostume sont utilisés pour communiquer avec les technologues en imagerie pour coordonner et exécuter les scans. Si cette méthode de communication échoue, un message écrit à la main sur les tableaux blancs peuvent être affichées à travers les fenêtres de laboratoire. La conception de chaque modalité d'imagerie comprend un tube spécial qui prolonge la zone de confinement haut dans l'alésage de chaque numériseur. Après chaque sujet d'imagerie est placée sur un lit de formation d'image, les sujets sont une plus grande distance et moins visibles aux techniciens qui les contrôlent sous anesthésie. circuits plus longs d'anesthésie, des câbles de contrôle, et les lignes de perfusion sont nécessaires dans cette conception.
L'IRF-Frédéric a la capacité d'effectuer l'imagerie biomédicale dans une variété d'animaux de laboratoire sur des souris à des primates non humains. TC peut être utilisé pour surveiller la progression de la maladie dans une variété de modèles animaux de maladies infectieuses. L'évaluation de l'efficacité des interventions thérapeutiques potentielles, y compris les vaccins, et l'identification de biomarqueurs de diseñoprocessus en soi sont des applications futures de cette technique.
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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 |
References
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