血液銀行

血液銀行は、献血によって集められた血液を保管し、後で輸血に使用するために保存するセンターです。「血液銀行」という用語は通常、病院の臨床病理学研究室内にある部門を指し、そこで血液製剤の保管が行われ、輸血前検査や血液適合性検査が行われます。ただし、収集センターを指す場合もあり、病院によっては収集も行っています。血液銀行業務には、血液の収集、処理、検査、分離、および保管に関連する作業が含まれます。^[要出典]

各国の献血機関については、献血機関一覧および米国の献血機関一覧をご覧ください。

輸血にはいくつかの種類がある：^[要出典]

• 全血、つまり分離せずに輸血した血液。
• 赤血球または濃縮赤血球は、貧血/鉄欠乏症の患者に輸血されます。また、血液中の酸素飽和度の改善にも役立ちます。2.0 °C～6.0 °C で 35～45 日間保存できます。
• 血小板輸血は、血小板数が少ない人に行われます。血小板は室温で 5 ～ 7 日間保存できます。単一ドナー血小板は血小板数が多いですが、通常よりも少し高価です。
• 血漿輸血は、肝不全、重度の感染症、または重度の火傷を負った患者に適応されます。新鮮凍結血漿は、 -30 °C の非常に低い温度で最大 12 か月間保存できます。ドナーの血液から血漿を分離することを血漿交換と呼びます。

最初の輸血は血液凝固前にドナーから受血者へ直接行われていたが、抗凝固剤を加えて血液を冷蔵保​​存することで数日間保存できることが発見され、血液銀行の発展への道が開かれた。ジョン・ブラクストン・ヒックスは19世紀後半、ロンドンのセント・メアリー病院で血液凝固を防ぐ化学的方法を初めて実験した。しかし、リン酸ソーダを使った彼の試みは失敗に終わった。^[要出典]

最初の非直接輸血は1914年3月27日にベルギーの医師アルバート・ユスティンによって行われたが、これは希釈された血液溶液であった。アルゼンチンの医師ルイス・アゴテは同年11月に、はるかに希釈度の低い溶液を使用した。両者とも抗凝固剤としてクエン酸ナトリウムを使用した。 ^[1]

第一次世界大戦は、血液銀行と輸血技術の急速な発展のきっかけとなった。ドナーのいない負傷兵に血液を投与する必要性に触発され、^[2] ロックフェラー大学(当時はロックフェラー医学研究所)のフランシス・ペイトン・ラウスは、輸血の問題を解決したいと考えた。^[2]同僚のジョセフ・R・ターナーとともに、彼は 2 つの重要な発見をした。血液の凝固を防ぐためには血液型判定が必要であり、血液サンプルは化学処理で保存できるということである。^[3] 1915 年 3 月に彼らが血液保存剤の可能性を特定するために出した報告書は失敗に終わった。ゼラチン、寒天、血清抽出物、デンプン、牛アルブミンを使った実験は役に立たなかった。^[4]

1915 年 6 月、彼らはアメリカ医師会雑誌に、ドナーとレシピエントの血液サンプルを事前に検査しておけば凝集を回避できるという最初の重要な報告を行いました。彼らは、血液の凝固と輸血への適合性を簡単に判断できる、血液適合性検査の迅速で簡単な方法を開発しました。彼らはクエン酸ナトリウムを使用して血液サンプルを希釈し、レシピエントとドナーの血液を 9:1 と 1:1 の割合で混合した後、15 分後に血液は固まるか水っぽいままになりました。医師のアドバイスによる結果は明らかでした。

9:1 の混合液に凝集があり、1:1 の混合液にはほとんどまたはまったく凝集がない場合、患者の血液がドナーの血液を凝集し、おそらくは溶血を引き起こすことは間違いありません。このような場合の輸血は危険です。1:1 の混合液に凝集があり、9:1 の混合液にはほとんどまたはまったく凝集がない場合、ドナー候補の血漿がレシピエントの細胞を凝集していることを示しています。このような状況では輸血のリスクははるかに低くなりますが、凝集しない血液ほど有用かどうかは疑問です。可能であれば、後者の血液を常に選択する必要があります。^[5]

ラウスは、オーストリアの医師カール・ランドシュタイナーが10 年前に血液型を発見していたことをよく知っていたが、実用的な使用法はまだ開発されていなかった。彼は次のように述べている。「人間の血液におけるグループの違いの実際的な影響に注意を喚起しようとしたランドシュタイナーの努力の運命は、技術に時を刻む知識の絶妙な例を提供している。輸血は (少なくとも 1915 年までは) 凝固のリスクが大きすぎたため、まだ行われていなかった。」[ ^6] 1916 年 2 月、彼らは Journal of Experimental Medicine で血液保存の重要な方法を報告した。彼らは添加物のゼラチンをクエン酸ナトリウムとブドウ糖 (デキストロース) 溶液の混合物に置き換え、次のことを発見した。「人間の血液 3、等張クエン酸溶液 (3.8 パーセントのクエン酸ナトリウム水溶液) 2、等張デキストロース溶液 (5.4 パーセントのデキストロース水溶液) 5 の混合物では、細胞は約 4 週間そのままの状態を保つ。」^[7]別の報告では、クエン酸サッカロース（スクロース）を使用すると、血液細胞を2週間維持できることが示されています。^[8]彼らは、保存された血液が新鮮な血液とまったく同じであり、「体内に戻すと非常によく機能する」ことに気づきました。^[7]クエン酸ナトリウムと砂糖の使用は、ラウス・ターナー溶液としても知られ、さまざまな血液保存方法と血液銀行の開発への道を開いた主な発見でした。^{[9] [10]}

カナダ人中尉ローレンス・ブルース・ロバートソンは、負傷者のための救護所で輸血を実施するよう王立陸軍医療部隊(RAMC)を説得する上で重要な役割を果たした。1915 年 10 月、ロバートソンは複数の榴散弾傷を負った患者に注射器で初めての戦時輸血を行った。その後数か月で 4 回の輸血を行い、その成功は医療研究委員会の委員長であるウォルター・モーリー・フレッチャー卿に報告された。^[要出典]

ロバートソンは1916年に英国医学雑誌に研究結果を発表し、同じ考えを持つ数人の人物（著名な医師エドワード・ウィリアム・アーチボルドを含む）の助けを借りて、英国当局に輸血の利点を納得させることに成功した。ロバートソンは1917年春、西部戦線の負傷者収容所に最初の輸血装置を設置した。^[11]

医学研究者で米陸軍将校のオズワルド・ホープ・ロバートソンは、1915年から1917年までロックフェラーでラウスと共に働き、血液の適合と保存法を学んだ。^{[12]彼は1917年に英国陸軍医療センターに所属し、予想されていた}第三次イーペルの戦いに備えて、兵士をドナーとする最初の血液銀行の設立に尽力した。^{[13]彼は抗凝固剤として}クエン酸ナトリウムを使用し、血液は静脈の穿刺から採取され、前線沿いの英国と米国の傷病兵収容所でボトルに保存された。彼はまた、分離された赤血球を氷で冷やしたボトルに保存する実験も行った。^{[11]英国の外科医} ジェフリー・ケインズは、輸血をより容易に行うために血液を保存できるポータブル機械を開発した。

世界初の献血サービスは、1921年に英国赤十字社の長官パーシー・レーン・オリバーによって設立されました。^{[14]ボランティアは、}血液型を判定するために一連の身体検査を受けました。ロンドン輸血サービスは無料で、急速に拡大しました。1925年までに、約500人の患者にサービスを提供しており、1926年に英国赤十字社の組織に組み入れられました。シェフィールド、マンチェスター、ノリッジなど他の都市でも同様のシステムが設立され、サービスの活動は国際的な注目を集め始めました。同様のサービスは、フランス、ドイツ、オーストリア、ベルギー、オーストラリア、日本でも設立されました。^[15]

ソ連のウラジミール・シャモフとセルゲイ・ユーディンは、最近死亡したドナーからの死体血液の輸血の先駆者となった。ユーディンは1930年3月23日に初めてそのような輸血を成功させ、 9月にハリコフで開催された第4回ウクライナ外科医会議で、死体血液による最初の7回の臨床輸血を報告した。また1930年、ユーディンはニコライ・スクリフォソフスキー研究所で世界初の血液銀行を設立し、ソ連のさまざまな地域や他の国々でさらに血液銀行を設立する手本となった。1930年代半ばまでに、ソ連は少なくとも65の大規模な血液センターと500を超える補助センターのシステムを確立し、すべてが「缶詰」の血液を保管し、それを国内の隅々まで出荷していた。

最も初期の血液銀行の1つは、 1936年のスペイン内戦中にフレデリック・デュラン＝ジョルダによって設立された。デュランは内戦開始時にバルセロナ病院の輸血サービスに加わったが、病院はすぐに血液の需要と提供者の不足に圧倒された。スペイン共和国軍保健省の支援を受けて、デュランは負傷した兵士と民間人の使用のために血液銀行を設立した。採取した300～400mlの血液を、改良したデュラン三角フラスコで10%クエン酸溶液と混合した。血液は滅菌ガラス容器に圧力をかけ、2℃で保存した。30か月の作業期間中、バルセロナ輸血サービスはほぼ3万人のドナーを登録し、9,000リットルの血液を処理した。^[16]

1937年、シカゴのクック郡病院の治療部長バーナード・ファンタスは、米国で最初の病院血液銀行の一つを設立した。^[17]ファンタスは、献血者の血液を保存、冷蔵、保管する病院研究室を創設し、「血液銀行」という用語を生み出した。数年のうちに、病院や地域の血液銀行が米国全土に設立された。^[18]

フレデリック・デュラン＝ホルダは1938年にイギリスに逃れ、ハマースミス病院の王立大学院医学部のジャネット・ヴォーンとともにロンドンに国立血液銀行のシステムを構築した。^{[19] 1938年に}戦争勃発が差し迫ると、陸軍省はブリストルに陸軍血液供給基地（ABSD）を設立し、ライオネル・ウィットビーを責任者として全国4か所の大規模な血液基地を管理した。戦争中のイギリスの方針は、集中した基地から軍人に血液を供給するというものだった。これは、前線の兵士から必要な血液を供給するために血を抜いたアメリカやドイツのやり方とは対照的だった。イギリスの方法はすべての要件を十分に満たすのに効果的であることが証明され、戦争中に70万人以上の献血者が血を抜かれた。このシステムは1946年に設立された国立血液輸血サービスへと発展し、初めて実施された国家サービスとなった。^[20]

1940年に米国で血液採取プログラムが開始され、エドウィン・コーンが血液分画法の先駆者となった。コーンは、血管の浸透圧を維持し、血管の破裂を防ぐ ために不可欠な血漿中の血清アルブミン分画を分離する技術を考案した。

全血の代替として、また輸血の目的で血漿を使用することは、1918年にゴードン・R・ワードによって英国医学雑誌の通信欄で提案された。第二次世界大戦の勃発時には、英国では液体血漿が使用されていた。1940年8月には、「Blood for Britain」として知られる大規模なプロジェクトが開始され、ニューヨーク市の病院で血液を収集し、英国に血漿を輸出した。乾燥血漿パッケージが開発され、破損が減り、輸送、包装、保管が大幅に簡素化された。^[21]

得られた乾燥血漿のパッケージは、400 cc のボトルが入った 2 つのブリキ缶に入っていました。一方のボトルには、もう一方のボトルに入っている乾燥血漿を再構成するのに十分な蒸留水が入っていました。約 3 分で血漿は使用可能になり、約 4 時間新鮮な状態を保つことができました。^[22] チャールズ R. ドリューが医療監督に任命され、試験管法を最初の成功した大量生産技術に 変換することができました。

もう一つの重要な進歩は、1939年から1940年にかけて、カール・ランドシュタイナー、アレックス・ウィーナー、フィリップ・レヴァイン、およびR.E.ステットソンがRh血液型システムを発見したことでした。このシステムこそが、それまでの輸血反応の大部分の原因であることが判明しました。3年後、 J.F.ルーティットとパトリック・L.モリソンがクエン酸デキストロース（ACD）溶液を導入したことで、抗凝固剤の量が減り、より大量の血液を輸血できるようになり、より長期間の保存が可能になりました。

カール・ウォルターと WP マーフィー・ジュニアは1950 年に血液採取用のプラスチック バッグを導入しました。壊れやすいガラス瓶を耐久性のあるプラスチック バッグに置き換えることで、1 単位の全血から複数の血液成分を安全かつ簡単に調製できる採取システムが開発されました。

1979年に導入された抗凝固保存剤CPDA-1により、保存血液の保存期間がさらに42日間延長され、血液供給量が増加し、血液銀行間の資源共有が容易になりました。^{[23] [24]}

米国では、各血液製品の収集と処理に一定の基準が設けられています。「全血」（WB）は、承認された防腐剤が添加された分離されていない静脈血という、1 つの定義された製品の正式名称です。輸血用の血液のほとんどは、全血として収集されます。 自己血は、それ以上変更せずに輸血されることもありますが、全血は通常、（遠心分離によって）成分に分離され、溶液中の赤血球（RBC）が最も一般的に使用される製品です。WB と RBC のユニットはどちらも 33.8 ～ 42.8 °F（1.0 ～ 6.0 °C）で冷蔵保存され、最大許容保管期間（保存期間）はそれぞれ 35 日と 42 日です。RBC ユニットは、グリセロールで緩衝すると凍結することもできますが、これは費用がかかり時間のかかるプロセスであり、めったに行われません。凍結された赤血球には最大 10 年の有効期限が与えられ、-85 °F（-65 °C）で保管されます。

密度の低い血漿は、さまざまな凍結成分に加工され、凍結された時期や製品の用途に応じて異なるラベルが付けられます。血漿が速やかに凍結され、輸血用である場合は、通常、新鮮凍結血漿とラベルが付けられます。他の製品に加工される場合は、通常、回収血漿または分画用血漿とラベルが付けられます。 他の血漿成分からクリオプレシピテートを作ることができます。これらの成分は、0 °F (-18 °C) 以下で保管する必要がありますが、通常は -22 °F (-30 °C) で保管します。赤血球と血漿の間の層はバフィーコートと呼ばれ、輸血用の血小板を作るために取り除かれることがあります。血小板は通常、輸血前にプールされ、保存期間は 5 ～ 7 日間ですが、血小板を採取した施設が検査を完了した後は 3 日間です。血小板は室温 (72 °F または 22 °C) で保管し、揺すり混ぜる必要があります。栄養液中で室温で保存されるため、細菌が増殖するリスクが比較的高くなります。

一部の血液銀行では、成分分離法によっても製品を収集しています。血漿分離法によって収集される最も一般的な成分は血漿ですが、赤血球や血小板も同様の方法で収集できます。 これらの製品の保存期間と保管条件は、通常、従来の方法で製造された製品と同じです。

ドナーには報酬が支払われることもあります。米国やヨーロッパでは、輸血用の血液のほとんどはボランティアから採取されますが、他の目的のための血漿は報酬が支払われたドナーから採取されることがあります。

ほとんどの採血施設や病院の血液バンクでは、患者の血液型を判定し、適合する血液製剤を特定する検査のほか、品質を確保または向上させるための一連の検査（疾患など）や治療（白血球濾過など）も実施しています。輸血の有効性が不十分であるという問題がますます認識され始めており^[25]、赤血球の生存率と品質の重要性も高まっています。特に、米国の病院では、血液の購入、検査/治療、輸血にかかる費用を合わせた額よりも、輸血関連の合併症への対応に多くの費用を費やしています^{[26] 。}

通常の血液保存は、保存赤血球パック（「StRBC」または「pRBC」とも呼ばれる）の場合 42 日間または 6 週間で、これはこれまでで最も一般的に輸血される血液製品であり、冷蔵されますが、通常は凍結されません。特定の製品ユニットの年齢が輸血の有効性の要因であるかどうか、特に「古い」血液が直接的または間接的に合併症のリスクを高めるかどうかについては、ますます論争が続いています。^{[27] [28]}この質問に対する回答は一貫しておらず、^[29]古い血液は確かに効果が低いことを示す研究もあれば、そのような違いがないことを示す研究もあります。それでも、保存時間は品質状態または損失を推定する唯一の利用可能な方法であるため、先入れ先出しの在庫管理アプローチが現在標準となっています。^{[30]また、ドナーによって保存結果に大きな}ばらつきがあることを考慮することも重要です。これは、利用可能な品質テストが限られていることと相まって、血液製品と保存システムの信頼できる品質指標を求める臨床医と規制当局にとって課題となります。^[31]

血小板輸血は比較的少ないのですが、独特の保管・管理上の問題があります。血小板は7日間しか保管できませんが、これは主に保管温度が高いため汚染される可能性が高いためです^[32]。

輸血効果が不十分になる原因としては、赤血球（RBC）血液製剤が、いわゆる貯蔵損傷（貯蔵中に起こる一連の生化学的および生体力学的変化）によって損傷を受けることが挙げられます。赤血球の場合、これにより生存能力と組織酸素化能力が低下する可能性があります。^[33] 生化学的変化の一部は輸血後に可逆的ですが、^[34]生体力学的変化はそれほど可逆的ではなく、^[35]若返り製品はまだこの現象を十分に逆転させることができません。^[36]

現在、赤血球の保存障害を最小限に抑えるための規制措置が実施されており、これには最大保存期間（現在42日間）、最大自己溶血閾値（現在米国では1%）、および輸血後の赤血球の体内での最小生存率（現在24時間後75%）が含まれます。^[37]しかし、これらすべての基準は、製品単位間の違いを考慮しない普遍的な方法で適用されています。^[31]たとえば、輸血後の赤血球の体内での生存率のテストは、健康なボランティアのサンプルで行われ、その後、すべての赤血球単位が普遍的な（GMP）処理基準に基づいて準拠していると推定されます。赤血球の生存は有効性を保証するものではありませんが、細胞機能に必要な前提条件であるため、規制の代理として機能します。体内の患者に対する輸血の有効性を判断する最良の方法については意見が分かれています。^[38]一般的に、輸血前の赤血球血液製剤の特定の単位の品質劣化や保存を評価するためのin vitro試験はまだ存在しないが、赤血球の変形性^[39]や赤血球の脆弱性（機械的）^[40]などの赤血球膜特性に基づいた潜在的に関連性のある試験の検討は行われている。

多くの医師は、貯蔵病変を取り巻く不確実性、非常に高い輸血の直接的および間接的なコスト、そして多くの輸血が不適切であったり、赤血球単位が多すぎるという見解が高まっていることなどから、いわゆる「制限的プロトコル」を採用し、輸血を最小限に抑えています。 [26 ^{] [41] [42]}

血小板貯蔵障害は、赤血球貯蔵障害とは非常に異なる現象であり、これは主に製品の機能とそれぞれの輸血の目的が異なること、および処理上の問題と在庫管理の考慮事項が異なることに起因しています。^[43]

前述のように、製品の有効期限を最小限にするために、主な在庫管理方法は先入れ先出し（FIFO）ですが、現在の慣行と研究の両方で、この方針から逸脱するものがあります。たとえば、新生児の赤血球交換輸血では、最適な細胞機能を「確保」するために、5日以内の血液製剤を使用する必要があります。^[44] また、一部の病院の血液銀行は、特定の種類の患者（心臓手術など）に低年齢の赤血球製剤を提供するという医師の要求に応えようとします。^[45]

最近では、FIFOを補完または置き換えるための新しいアプローチが模索されています。1つは、平均製品寿命（輸血時）を短縮したいという要望と、期限切れでない製品の十分な在庫を維持する必要性のバランスをとることで、FIFOと後入れ先出し（LIFO）を戦略的に組み合わせることです。^[46]

あらゆる血液製品の「長期」保管は、日常的な短期保管に比べると比較的まれです。赤血球の凍結保存は、希少な赤血球を最長 10 年間保管するために行われます。 ^[47]赤血球は、細胞内で凍結防止剤(「不凍液」)として機能するグリセロール溶液で培養されます。その後、赤血球は特殊な滅菌容器に入れられ、非常に低温の冷凍庫に保管されます。正確な温度はグリセロール濃度によって異なります。

• 医療技術者
• 採血技師
• 輸血

• カラ・W・スワンソン『身体を狙う：現代アメリカにおける血液、乳、精子の市場』ケンブリッジ、マサチューセッツ州：ハーバード大学出版局、2014年。^{[ ISBN不明]}

• アニメーションによる静脈穿刺チュートリアル