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輸血とは、血液製剤を静脈内投与して人の循環系 に注入するプロセスです。[ 1 ]輸血は、失われた血液成分を補充するために、さまざまな病状に対して行われます。初期の輸血では全血が使用されていましたが、現代の医療では、赤血球、血漿、血小板、その他の凝固因子などの血液成分のみが一般的に使用されます。顆粒球輸血の用途が限られているため、白血球はごくまれな状況でのみ輸血されます。全血は外傷の場面で再び使用されるようになりました。[ 2 ]
赤血球（RBC）はヘモグロビンを含み、体内の細胞に酸素を供給します。白血球は輸血にはあまり使用されませんが、免疫系の一部であり、感染症と闘います。血漿は血液の「黄色っぽい」液体部分で、緩衝剤として働き、体の健康全般に必要なタンパク質やその他の重要な物質を含んでいます。血小板は血液凝固に関与し、出血を防ぎます。これらの成分が知られるようになる前は、医師たちは血液は均質であると信じていました。この科学的な誤解のために、適合しない血液を輸血された多くの患者が亡くなりました。
歴史的には、ヘモグロビン値が100g/L未満またはヘマトクリット値が30%未満になった場合に赤血球輸血が検討されていました。 [ 3 ] [ 4 ]輸血される血液1単位ごとにリスクがあるため、現在では、患者の転帰が良好であることが示されている70～80g/Lという、それよりも低いトリガーレベルが一般的に使用されています。[ 5 ] [ 6 ][ 7 ] 1単位の血液（約450ml） [ 8 ]の投与は、出血していない入院患者に対する標準治療であり、この治療後に症状とヘモグロビン濃度の再評価と検討が行われる。 [ 5 ]酸素飽和度が低い患者は、より多くの血液を必要とする場合がある。 [ 5 ]より重度の貧血にのみ輸血を行うよう勧告する注意は、より多くの量を投与すると転帰が悪化するという証拠に基づいている。 [ 9 ]胸痛や息切れなどの心血管疾患の症状がある患者には、輸血を検討することがある。 [ 4 ]鉄欠乏によりヘモグロビン値が低いが、心血管が安定している患者の場合、有効性と安全性の両方に基づいて、経口または非経口鉄剤が好ましい選択肢である。 [ 10 ]必要に応じて他の血液製剤も投与される。例えば、凝固障害の治療には新鮮凍結血漿減少症患者の出血の治療または予防には血小板
輸血を行う前に、血液製剤の品質、適合性、および受血者への安全性を確保するために多くの手順が踏まれます。2012年には、70%の国で国家血液政策が実施されており、69%の国で輸血の安全性と品質を規定する特定の法律が制定されていました。[ 11 ]
輸血される血液の供給源は、輸血を受ける本人（自己輸血）か、他の人（同種輸血）のいずれかです。後者の方が前者よりはるかに一般的です。他人の血液を使用するには、まず献血から始めなければなりません。血液は、静脈注射で採取され、抗凝固剤と混合された全血として献血されることが最も一般的です。先進国では、献血は通常、受血者には匿名ですが、血液バンクの製品は、献血、検査、成分への分離、保管、受血者への投与の全サイクルを通して常に個別に追跡可能です。[ 12 ]これにより、輸血関連疾患の伝播や輸血反応が疑われる場合の管理と調査が可能になります。発展途上国では、献血や輸血による感染症の伝播に対する懸念や、地域的および文化的信念から、無償の自発的献血者よりも、代替献血者や有償献血者に大きく依存しています。[ 13 ]
アルコール綿棒のみを使用するか、アルコール綿棒の後に消毒剤を使用するかによって、献血者の血液の汚染を減らすことができるかどうかは不明である。[ 14 ]
研究によると、献血の主な動機は向社会的なもの（利他主義、自己犠牲、慈善など）である傾向があり、主な阻害要因には恐怖、不信感[ 15 ] [ 16 ]、または歴史的文脈における人種差別の認識[ 16 ]が含まれる。
献血された血液は通常、採取後に特定の患者集団での使用に適した状態に処理されます。採取された血液は遠心分離によって赤血球、血漿、血小板といった血液成分に分離されます。血漿はさらに処理され、アルブミンタンパク質、凝固因子濃縮物、クリオプレシピテート、フィブリノゲン濃縮物、免疫グロブリン（抗体）などが製造されます。赤血球、血漿、血小板は、アフェレーシスと呼ばれるより複雑なプロセスによって個別に献血することもできます。
血液成分によって保存条件が異なります。赤血球は通常1～6 ℃で保存され、血小板は20～24 ℃で連続的に撹拌しながら保存され、血漿は 凝固因子を保持するために-18℃以下で凍結保存されます。[ 17 ]
受血者が輸血を受ける前に、ドナーと受血者の血液の適合性検査を実施する必要があります。輸血を行う前の最初のステップは、受血者の血液の型判定とスクリーニングです。受血者の血液の型判定では、ABOとRhの状態が判定されます。次に、サンプルはドナーの血液と反応する可能性のある同種抗体についてスクリーニングされます。[ 31 ]完了までに約45分かかります（使用する方法によって異なります）。血液バンクの科学者は、患者の特別な要件（洗浄、照射、またはCMV陰性の血液が必要など）と患者の病歴も確認し、以前に抗体やその他の血清学的異常が特定されたことがあるかどうかを確認します。
陽性スクリーニングでは、臨床的に意義があるかどうかを判断するために抗体パネル/検査が必要です。抗体パネルは、一般的に見られる臨床的に意義のある同種抗体に対応する抗原について表現型が判定されたドナー由来の市販のO型赤血球懸濁液で構成されています。ドナー細胞は、さまざまな抗原のホモ接合（例：K+k+）、ヘテロ接合（K+k-）、または発現なし（K−k−）である可能性があります。検査されるすべてのドナー細胞の表現型はチャートに示されています。患者の血清は、間接クームス試験を使用してさまざまなドナー細胞に対して検査されます。患者の血清とドナー細胞との反応に基づいて、1つ以上の抗体の存在を確認するパターンが現れます。すべての抗体が臨床的に意義があるわけではありません（輸血反応、HDNなどを引き起こすわけではありません）。患者が臨床的に意義のある抗体を発症した場合は、将来の輸血反応を防ぐために、患者に抗原陰性の赤血球を投与することが不可欠です。[ 32 ]
抗体が存在しない場合は、レシピエント血清とドナー赤血球をインキュベートする即時遠心クロスマッチ法が用いられることがあります。即時遠心法では、試験管内で患者血清2滴をドナー細胞の3～5%懸濁液1滴と対にして遠心分離機で遠心分離します。試験管内で凝集または溶血（すなわち、クームス試験陽性）が認められれば陽性反応です。クロスマッチが陽性の場合は、さらに詳しい検査が必要です。赤血球抗体の既往歴がない患者は、患者血清とドナー細胞を混合しないコンピューター支援クロスマッチ法の対象となる場合があります。
抗体が疑われる場合、まず献血候補となる血液製剤について、表現型検査によって対応する抗原の有無をスクリーニングする必要があります。抗原陰性の血液製剤は、反応性を高め、検査結果の読み取りを容易にするため、37℃で抗グロブリン/間接交差適合法を用いて患者血漿との反応性検査が行われます。
交差適合試験が実施できない緊急の場合、ヘモグロビン値の低下リスクが未適合輸血のリスクを上回る場合は、O型Rhマイナス血液を使用し、その後できるだけ早く交差適合試験を実施します。O型Rhマイナス血液は、小児および妊娠可能な年齢の女性にも使用されます。このような場合、検査室で輸血前の検体を採取し、血液型判定とスクリーニング検査を実施して患者の実際の血液型を判定し、同種抗体の有無を確認することが望ましいです。
この図は、ABO式血液型とRh式血液型を用いて、輸血におけるドナーと受血者間の適合可能性を示しています。記号は
適合性を表します。
医薬品の安全性がファーマコビジランスによって監視されているのと同様に、血液および血液製剤の安全性はヘモビジランスによって監視されています。これは世界保健機関（WHO）によって「輸血に関連する望ましくない事象の発生または再発を特定および防止し、輸血の安全性、有効性、および効率性を向上させ、ドナーから受血者までの輸血チェーンのすべての活動を網羅する」システムと定義されています。このシステムには、輸血および製造に関連する有害事象、ニアミス、および反応の監視、特定、報告、調査、および分析が含まれる必要があります。[ 33 ]英国では、このデータはSHOT（Serious Hazards Of Transfusion）と呼ばれる独立組織によって収集されています。[ 34 ]輸血用血液の安全性を確保することを目的として、多くの国でヘモビジランスシステムが確立されていますが、その組織構成と運用原則は異なる場合があります。[ 35 ]
血液製剤の輸血にはいくつかの合併症が伴い、その多くは免疫学的または感染性に分類できます。保管中の品質劣化の可能性については議論があります。[ 36 ]
赤血球の使用量を増やすと、輸血による感染症だけでなく、輸血関連免疫調節（TRIM）と呼ばれる現象によっても感染症のリスクが高まることが示唆されている。TRIMはマクロファージとその副産物によって引き起こされる可能性がある。[ 44 ]重度の貧血の場合にのみ赤血球を投与された患者（「制限的」戦略）では、重篤な感染症の発生率は10.6%であったのに対し、より軽度の貧血の患者（「寛容的」戦略）では、重篤な感染症の発生率は12.7%であった。[ 45 ]
まれに、血液製剤が細菌に汚染されることがあります。これは、輸血による細菌感染症として知られる生命を脅かす感染症を引き起こす可能性があります。重篤な細菌感染症のリスクは、2020年時点で推定されています。血小板輸血では約 2,500 回に 1 回、赤血球輸血では 2,000,000 回に 1 回の割合で発生しています。[ 46 ]血液製剤の汚染はまれではありますが、実際の感染よりは依然として多く発生しています。血小板が他の血液製剤よりも汚染されやすい理由は、血小板が短期間だけ室温で保管されるためです。また、特に 5 日以上保管する場合、保存期間が長くなるほど汚染は多くなります。汚染源には、ドナーの血液、ドナーの皮膚、採血者の皮膚、容器などがあります。汚染する微生物は大きく異なり、皮膚常在菌、腸内常在菌、環境微生物などが含まれます。献血センターや検査室では、汚染のリスクを軽減するための多くの対策が講じられています。輸血による細菌感染の確定診断には、受血者における陽性培養の同定 (他の診断がない場合) と、ドナーの血液中の同じ微生物の同定が含まれます。
1980年代半ばから後半にかけて献血血液のHIV検査（例えば1985年のELISA法）が導入されて以来、輸血によるHIV感染は劇的に減少しました。以前の献血血液検査では、HIVに対する抗体の検査のみが行われていました。しかし、潜伏感染（感染力はあるものの抗体がまだ生成されていない「ウィンドウ期」）のため、HIV陽性血液の多くの症例が見逃されていました。HIV-1 RNAを検出する核酸検査法の開発により、献血血液のHIV陽性率は劇的に低下し、約300万単位に1単位となりました。HIV感染は必ずしもHIV感染を意味するものではないため、HIV感染率はさらに低い可能性があります。
輸血によるC型肝炎の感染率は現在、約200万単位に1単位程度である。HIVと同様に、この低い感染率は、献血血液中の抗体とウイルスRNA核酸の両方をスクリーニングできるようになったことによるものと考えられている。
その他のまれな感染症としては、B型肝炎、梅毒、シャーガス病、サイトメガロウイルス感染症（免疫不全患者の場合）、HTLV、バベシア症などが挙げられる。
輸血の無効性、あるいは特定の血液製剤の有効性が不十分な場合、それ自体は厳密には「合併症」ではないものの、間接的に合併症を引き起こす可能性があり、さらに輸血が本来の臨床目的を完全に、あるいは部分的に達成できない原因となることもあります。これは、集中治療室の患者や新生児など、特定の患者群にとって特に重大な問題となり得ます。
赤血球（RBC）は、最も一般的に輸血される製品ですが、保存中に発生する生化学的および生体力学的変化の集合体であるいわゆる保存損傷によって損傷を受けたユニットでは、輸血効果が低下する可能性があります。赤血球の場合、これにより生存率と組織酸素化能力が低下する可能性があります。[ 48 ]生化学的変化の一部は輸血後に可逆的ですが、[ 49 ]生体力学的変化はそれほど可逆的ではなく、[ 50 ]若返り製品でもこの現象を十分に逆転させることはできません。[ 51 ]特定の製品ユニットの経過時間が輸血効果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議論があります。[ 52 ] [ 53 ]この質問に対する研究結果は一貫しておらず、[ 54 ]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。[ 55 ] [ 56 ]これらの進展は、輸血用血液ユニットの在庫を収集および管理する医師、通常は病理医である病院の血液バンク担当者によって綿密に追跡されています。
赤血球の保存障害を最小限に抑えるための規制措置がいくつか設けられています。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%、欧州では0.8%）、および輸血後の赤血球の生体内生存率の最小レベル（現在24時間後75%）が含まれます。[ 57 ]しかし、これらの基準はすべて、製品ユニット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。[ 58 ]例えば、輸血後の赤血球の生体内生存率のテストは、健康なボランティアのサンプルで行われ、普遍的な（GMP）処理基準に基づいてすべての赤血球ユニットが適合しているとみなされます（赤血球の生存率自体は有効性を保証するものではありませんが、細胞機能の必要条件であり、したがって規制の代理指標として機能します）。患者の生体内で輸血の有効性を判断する「最善の」方法については意見が分かれています。[ 59 ]一般的に、輸血前に特定の赤血球製剤の品質を評価したり、有効性を予測したりするためのin vitro試験はまだありませんが、赤血球変形能[ 60 ]や赤血球脆弱性（機械的） [ 61 ]などの赤血球膜特性に基づく潜在的に関連する試験が検討されています。
医師たちは、輸血の直接的および間接的なコストが非常に高いことに加え、保存障害に関する不確実性が指摘されていることから、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る。[ 62 ] [ 63 ] [ 64 ]しかし、制限的プロトコルは、組織の酸素化を迅速に回復するために最善の努力を必要とする、特に脆弱な患者には選択肢にならない。
血小板輸血は（赤血球輸血に比べて）はるかに少ないものの、血小板の保存障害とそれに伴う有効性の低下も懸念事項である。[ 65 ]
世界中で年間約8500万単位の赤血球が輸血されている。[ 4 ]世界的な需要ははるかに高く、多くの低・中所得国では輸血用の安全な血液に対する満たされていないニーズがある。[ 77 ]
米国では、2011年に入院中に約300万回輸血が行われ、最も一般的な処置となった。輸血を伴う入院率は1997年からほぼ倍増し、人口1万人あたり40件から95件となった。2011年には45歳以上の患者に対して最も一般的な処置であり、1歳から44歳までの患者に対しても上位5位に入る処置であった。[ 78 ]
ニューヨーク・タイムズによると、「医療の進歩により、何百万もの輸血の必要性がなくなり、冠動脈バイパス手術など、かつては大量の血液を必要とした手術を受ける患者にとっては朗報である」。また、「血液バンクの収益は減少しており、2008年の50億ドルのピークから、今年は（2014年）年間15億ドルの減少にまで落ち込む可能性がある」。2014年、赤十字は今後3～5年以内に最大12,000人の雇用が失われると予測しており、これは業界全体の約4分の1に相当する。[ 79 ] 2019年現在、輸血の減少傾向は安定しつつあるようで、米国では10,852,000単位の赤血球が輸血されている。[ 80 ]
ウィリアム・ハーヴェイの血液循環に関する実験を皮切りに、輸血に関する記録された研究は17世紀に始まり、動物間での輸血実験は成功した。しかし、医師による動物の血液を人間に輸血する試みは、結果がまちまちで、しばしば致命的な結果をもたらした。[ 81 ]
1660年代に王立協会で働いていた医師リチャード・ロウアーは、血液量の変化が循環機能に及ぼす影響の研究を始め、動物における交差循環研究の方法を開発し、閉鎖動静脈接続によって凝固を回避した。彼が考案できた新しい器具により、王立協会の著名な同僚たちの前で、初めて確実に記録された輸血の成功を成し遂げることができた。[ 82 ] [ 83 ]
ロウアーの記述によれば、「1665年2月末頃、私は中型の犬を1匹選び、頸静脈を開いて、ほとんど力がなくなるまで血を抜いた。それから、この犬の大きな損失を補うために、2匹目の犬の血を使い、最初の犬の横に繋いでおいたかなり大きなマスティフの頸動脈から血を注入した。すると、後者の犬は流入する血で満杯になった。」頸静脈を縫合した後、その犬は「不快感や不満の兆候もなく」回復した。
ローワーは動物間で初めて輸血を行った。その後、彼は「ロバート・ボイル閣下から、実験全体の手順を王立協会に知らせるよう依頼された」ため、1665年12月に協会の『フィロソフィカル・トランザクションズ』でそのようにした。[ 84 ]
動物から人間への最初の輸血は、フランス国王ルイ14世の著名な医師ジャン＝バティスト・ドニによって1667年6月15日に行われた。 [ 85 ]彼は羊の血液を15歳の少年に輸血し、少年は輸血後も生き延びた。[ 86 ]ドニは別の労働者にも輸血を行い、その労働者も生き延びた。どちらの場合も、実際に輸血された血液の量が少なかったため、アレルギー反応に耐えることができたと考えられる。
デニスが輸血を行った3人目の患者は、スウェーデンのグスタフ・ボンデ男爵だった。彼は2回の輸血を受けた。2回目の輸血後、ボンデは死亡した。[ 87 ] 1667年の冬、デニスはアントワーヌ・モーロワに子牛の血を数回輸血した。3回目の輸血後、モーロワは死亡した。[ 88 ]
6か月後、ロンドンでロウアーは英国で初めて動物の血液を人間に輸血した。彼は王立協会の会合で「患者の腕に数オンスの羊の血液をさまざまなタイミングで注入するのを監督し、患者に何の不便も与えなかった」。輸血を受けたのは「無害な精神疾患の患者」であるアーサー・コーガだった。羊の血液が使われたのは、種間血液交換の価値についての憶測があったためである。穏やかな子羊の血液は興奮した人の激しい精神を鎮め、内気な人はより社交的な動物の血液によって社交的になるかもしれないと示唆されていた。コーガはこの実験に参加するために20シリング（ 2025年の206ポンドに相当）を受け取った。 [ 89 ]
ロウアーはその後、血流の精密制御と輸血のための新しい装置の開発を先駆的に行い、彼の設計は現代の注射器やカテーテルとほぼ同じであった。[ 84 ]その後まもなく、ロウアーはロンドンに移り、そこで診療の拡大に伴い、研究を断念することになった。[ 90 ]
動物の血液を使ったこれらの初期の実験は、イギリスとフランスで激しい論争を引き起こした。[ 87 ]最終的に、1668年に王立協会とフランス政府はともにこの処置を禁止した。バチカンは1670年にこれらの実験を非難した。輸血はその後150年間、忘れ去られた。[ 91 ]
輸血の科学は20世紀の最初の10年に遡り、異なる血液型の発見により、輸血前にドナーと受血者の血液を混ぜるという方法（初期の交差適合試験）が実践されるようになった。[ 92 ]
19世紀初頭、イギリスの産科医ジェームズ・ブランデルは、注射器を用いて人間の血液を輸血することで出血を治療しようと試みた。1818年、動物実験の後、彼はロンドンのガイ病院で産後出血の治療として初めて人間の血液の輸血に成功した。 [ 93 ] [ 94 ]ブランデルは患者の夫をドナーとして用い、彼の腕から4オンスの血液を採取して妻に輸血した。[ 95 ] 1825年から1830年の間に、ブランデルは10回の輸血を行い、そのうち5回は効果があり、その結果を発表した。[ 96 ]彼はまた、輸血のための多くの器具を発明した。[ 97 ]彼はこの取り組みから、およそ200万ドル（実質5000万ドル）というかなりの金額を稼いだ。[ 98 ]
1840年、サミュエル・アームストロング・レーンは、ブランデルの協力を得て、ロンドンのセント・ジョージ病院医学校で血友病治療のための全血輸血を初めて成功させた。[ 99 ]
しかし、初期の輸血は危険を伴い、多くの患者が死亡した。19世紀後半には、輸血は危険で疑わしい処置とみなされ、医療界ではほとんど行われなくなった。
ジェームズ・ブランデルの業績を模倣する取り組みはエディンバラで続けられた。1845年、エディンバラ・ジャーナルは、重度の子宮出血を起こした女性への輸血の成功について報じた。その後、ジェームズ・ヤング・シンプソンの患者への輸血も成功し、エディンバラのシンプソン記念産科病棟は彼の名にちなんで名付けられた。[ 100 ]
19世紀末にかけて、輸血の成功例が散発的に報告されるようになった。[ 101 ]初期の輸血成功例の中で最大規模のものは、1885年から1892年にかけてエジンバラ王立病院で行われた。エジンバラは後に、最初の献血と輸血サービスの拠点となった。[ 100 ]
1901年にオーストリアのカール・ラントシュタイナーが3つのヒト血液型（O、A、B）を発見した時になって初めて、輸血は科学的根拠を得てより安全になった。[ 102 ]
ラントシュタイナーは、適合しない2人の血液を混ぜると悪影響が生じることを発見した。彼は、適合しない血液型を混ぜると免疫反応が引き起こされ、赤血球が凝集することを発見した。免疫反応は、輸血を受けた人がドナーの血液細胞に対する抗体を持っている場合に起こる。赤血球が破壊されると、遊離ヘモグロビンが血流中に放出され、致命的な結果を招く可能性がある。ラントシュタイナーの研究により、血液型を判定することが可能になり、輸血がはるかに安全に行えるようになった。彼はこの発見により1930年にノーベル生理学・医学賞を受賞した。その後、他の多くの血液型が発見されている。[ 103 ]
ジョージ・ワシントン・クリールは、ケース・ウェスタン・リザーブ大学の外科教授であった1906年に、クリーブランドのセント・アレクシス病院で直接輸血を用いた最初の手術を行ったとされている。[ 104 ]
ヤン・ヤンスキーは人間の血液型も発見しました。1907年に彼は血液をI、II、III、IVの4つのグループに分類しました。[ 105 ]彼の命名法は今でもロシアと旧ソ連諸国で使用されており、O、A、B、AB型の血液型はそれぞれI、II、III、IVと表記されています。
アメリカの医師ウィリアム・ロレンツォ・モス（1876～1957）は、1910年に血液型判定法（一般にモス式血液型判定法として知られる）を開発し、第二次世界大戦まで広く使用されました。[ 106 ] [ 107 ]モス式血液型判定法では、ローマ数字のI、II、III、IVをそれぞれAB、A、B、Oに対応させていました。[ 108 ]これは、ヤンスキーの分類法と潜在的に危険な重複がありました。
アメリカの外科医ウィリアム・スチュワート・ハルステッド（1852年 - 1922年）は、アメリカで最初の輸血の1つを行った。彼は出産後の妹を見舞うために呼ばれた。妹は出血多量で瀕死の状態だったが、彼は大胆にも自分の血液を採取し、妹に輸血した後、手術をして命を救った。[ 109 ]
最初の輸血は凝固前にドナーから受血者へ直接行わなければならなかったが、抗凝固剤を加えて血液を冷蔵することで数日間保存できることが発見され、血液バンク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世紀後半にロンドンのセント・メアリー病院で血液の凝固を防ぐ化学的方法を初めて実験した。しかし、リン酸ナトリウムを用いた彼の試みは成功しなかった。
ベルギーの医師アルベール・ユスティンは1914年3月27日に最初の非直接輸血を行った が、これは血液の希釈液を用いたものであった。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。[ 110 ]
第一次世界大戦（1914～1918年）は、血液バンクと輸血技術の急速な発展の触媒となった。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・ラウスとジョセフ・R・ターナーは、血液の凝集（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によって保存できるという最初の重要な発見をした。 [ 111 ] [ 112 ] 1915年3月の彼らの最初の報告では、ゼラチン、寒天、血清抽出物、デンプン、牛アルブミンは保存料として役に立たないことが示された。[ 113 ]
しかし、同じ実験を基に、クエン酸ナトリウムとグルコース（デキストロース）溶液の混合物が完璧な保存剤であることを発見しました。実験医学ジャーナルの2月号で報告されたように、保存された血液は新鮮な血液とまったく同じで、「体内に戻されたときに優れた機能を発揮する」とのことです。[ 114 ]血液は最大4週間保存できます。クエン酸とショ糖（スクロース）の混合物を使用した付随実験も成功し、血液細胞を2週間維持することができました。[ 115 ]このクエン酸と糖の使用は、ラウス・ターナー溶液として知られることもあり、血液バンクの開発と輸血方法の改善の基礎となりました。[ 116 ] [ 117 ]
ラウスとターナーのもう一つの発見は、輸血の安全性において最も重要なステップでした。ラウスは、ラントシュタイナーの血液型の概念がまだ実用的な価値を見出せていないことをよく認識しており、次のように述べています。「ラントシュタイナーが人間の血液のグループの違いの実際的な意味に注意を向けようとした試みの運命は、知識が技術に時間を要した絶妙な例を示しています。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、まだ行われていませんでした。」[ 118 ] 1915年6月、彼らは米国医師会誌に、ドナーとレシピエントの血液サンプルを事前に検査すれば凝集を回避できるという重要な報告を行いました。彼らはこれを血液適合性を検査するための迅速かつ簡単な方法と呼び、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分後に血液が凝集するか水っぽいままになるかを調べました。彼らの助言によれば、血液は「可能であれば常に凝固していないものを選ぶべきである」とのことである。[ 119 ]
カナダ人医師で中尉のローレンス・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行うよう王立陸軍医療隊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による傷を負った患者に、注射器を使って戦時中初の輸血を行った。その後数ヶ月の間にさらに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。[ 120 ]
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、数人の志を同じくする人々（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、輸血の利点を英国当局に納得させることができた。ロバートソンは1917年春に西部戦線の野戦病院に最初の輸血装置を設置した。[ 120 ] [ 121 ]ロバートソンは交差適合試験を行わなかったため、1916年の輸血で1人が、1917年には3人が溶血で死亡した。[ 122 ]
医学研究者でアメリカ 陸軍将校のオズワルド・ホープ・ロバートソンは、1917年に陸軍医療隊に配属され、そこで予想されていた第三次イープル会戦に備えて最初の血液バンクを設立する上で重要な役割を果たした。[ 123 ]彼は抗凝固剤としてクエン酸ナトリウムを使用し、静脈穿刺によって血液を採取し、前線沿いのイギリス軍とアメリカ軍の負傷者救護所でボトルに保存した。ロバートソンはまた、分離し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。[ 121 ]イギリスの外科医ジェフリー・ケインズは、輸血をより容易に行えるように血液を保存できる携帯型機械を開発した。
英国赤十字社の事務局長パーシー・レーン・オリバーは、1921年に世界初の献血サービスを設立した。同年、オリバーはキングス・カレッジ病院から連絡を受け、同病院は緊急に献血者を必要としていた。 [ 124 ]献血者を提供した後、オリバーはロンドン周辺の診療所で献血者の自主登録制度の組織化に着手し、ジェフリー・ケインズ卿が医療顧問に任命された。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た。ロンドン輸血サービスは無料で、最初の数年間で急速に拡大した。1925年までに約500人の患者にサービスを提供し、1926年に英国赤十字社の組織に組み込まれた。シェフィールド、マンチェスター、ノーウィッチなど他の都市でも同様のシステムが開発され、同サービスの活動は国際的な注目を集めるようになった。フランス、ドイツ、オーストリア、ベルギー、オーストラリア、日本も同様のサービスを設立した。[ 125 ]
アレクサンドル・ボグダノフは1925年にモスクワで輸血科学を専門とする学術機関を設立した。ボグダノフは少なくとも部分的には永遠の若さを求める探求心に駆られており、全血輸血を11回受けた後、視力の改善、脱毛の停止、その他の好ましい症状に満足して言及した。ボグダノフは1928年に、マラリアと結核を患う学生の血液を輸血された実験の結果として死亡した。[ 126 ]ボグダノフの先例に倣い、ソ連のウラジーミル・シャモフとセルゲイ・ユージンは、最近亡くなったドナーからの死体血液の輸血を先駆的に行った。ユージンは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回の臨床輸血について報告した。しかし、この方法はソビエト連邦でさえ広く普及することはなかった。それでも、ソビエト連邦は病院での輸血に使用する血液を収集・保管する施設ネットワークを最初に構築した国であった。
フレデリック・デュラン＝ジョルダは、 1936年のスペイン内戦中に最も初期の血液バンクの1つを設立した。デュランは紛争の開始時にバルセロナ病院の輸血サービスに参加したが、病院はすぐに血液の需要と利用可能なドナーの不足に圧倒された。スペイン共和国軍の保健局の支援を受けて、デュランは負傷した兵士と民間人のために血液バンクを設立した。 抽出された300～400mLの血液は、改良されたデュラン三角フラスコで10％クエン酸溶液と混合された。血液は、2 ℃で加圧された滅菌ガラス容器に保存された。30か月の活動期間中、バルセロナ輸血サービスは3万人近くのドナーを登録し、9,000リットルの血液を処理した。[ 127 ]
1937年、シカゴのクック郡病院の治療部長であったバーナード・ファンタスは、米国で最初の病院血液バンクを設立した。献血者の血液を保存、冷蔵、保管する病院の検査室を設立したファンタスは、「血液バンク」という用語を生み出した。数年のうちに、病院や地域の血液バンクが全米に設立された。[ 128 ] 第二次世界大戦中期まで、新しく設立された米国の血液バンクはアフリカ系アメリカ人の献血者を拒否していた。戦争中、黒人は献血を許可されたが、献血された血液は同人種の別の人への輸血にのみ適しているとラベル付けされた。[ 129 ]
フレデリック・デュラン＝ジョルダは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でジャネット・ヴォーン博士と共にロンドンに国立血液バンクのシステムを設立した。[ 130 ] 1938年に戦争勃発が差し迫っているように見えたため、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・ウィットビーが責任者となり、国内の4つの大規模な血液貯蔵所を管理した。戦争中のイギリスの方針は、前線の兵士から必要な血液を採取するアメリカやドイツのアプローチとは対照的に、中央の貯蔵所から軍人に血液を供給することであった。イギリスの方法はすべての要件を十分に満たす上でより成功したことが証明され、戦争中に70万人以上の献血者が採血された。このシステムは1946年に設立された国立輸血サービスへと発展し、実施された最初の国家サービスとなった。 [ 131 ]
第二次世界大戦中、東ヨーロッパのナチスが捕虜にした子供たちを繰り返し強制的に献血させていたという話がある。 [ 132 ]
ゴードン・R・ウォードは、ブリティッシュ・メディカル・ジャーナルの通信欄に寄稿し、1918年にはすでに全血の代替として、また輸血目的で血漿を使用することを提案していた。第二次世界大戦の勃発時には、イギリスで液体血漿が使用されていた。「英国のための血液」として知られる大規模プロジェクトが1940年8月に開始され、ニューヨーク市の病院で血液を収集し、血漿をイギリスに輸出した。ダンケルクの戦いで多数の死傷者が出た後、ニューヨーク市の血液輸血協会がキャンペーンを開始し、赤十字によって全米に拡大され、国家血液プログラムと呼ばれた。[ 133 ]当時、アメリカの医師エドウィン・コーンは血液分画法の先駆者であった。彼は、血管内の浸透圧を維持し、血管の崩壊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開発した。[ 134 ]陸軍および海軍の軍医総監が国立研究評議会と協力して凍結乾燥血漿パッケージを開発し、[ 135 ]破損を減らし、輸送、包装、保管をはるかに簡単にしました。[ 136 ]
出来上がった乾燥血漿のパッケージは、400 mL のボトルが入った 2 つのブリキ缶に入っていた。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量の蒸留水が入っていた。約 3 分で血漿は使用できる状態になり、約 4 時間新鮮な状態を保つことができた。[ 137 ]チャールズ R. ドリューが医療監督者に任命され、試験管法を大量生産のための最初の成功した技術へと変えることができた。
もう一つの重要なブレークスルーは、1937年から1940年にかけて、カール・ラントシュタイナー（1868～1943）、アレックス・ウィーナー、フィリップ・レヴィン、そしてR.E.ステットソンがRh式血液型システムを発見したことで実現しました。このシステムは、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。その3年後、 J.F.ロウティットとパトリック・L.モリソンが抗凝固剤の量を減らす酸性クエン酸デキストロース（ACD）溶液を導入したことで、より多くの血液を輸血できるようになり、長期保存も可能になりました。
カール・ウォルターとWP・マーフィー・ジュニアは、1950年に採血用のプラスチックバッグを導入した。割れやすいガラス瓶を、 PVC製の丈夫な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容易に調製できる採血システムが開発された。
がん手術の分野では、大量出血の補充が大きな問題となった。心停止率も高かった。1963年、C. Paul BoyanとWilliam S. Howlandは、血液の温度と輸液速度が生存率に大きく影響することを発見し、手術に血液加温を導入した。[ 138 ] [ 139 ]
保存血液の保存期間を最大42日間まで延長したのが、1979年に導入された抗凝固剤保存剤CPDA-1であり、これにより血液供給量が増加し、血液バンク間の資源共有が容易になった。[ 140 ] [ 141 ]
2006年現在米国では年間約1500万単位の血液製剤が輸血されている。[ 142 ]腹腔鏡手術やその他の外科的進歩への移行、および多くの輸血が不要であったことを示す研究により、2013年までにその数は約1100万単位に減少した。たとえば、標準治療により、ある症例では輸血量が750mLから200mLに減少した 。[ 79 ] 2019年には、米国で10,852,000単位の赤血球、2,243,000単位の血小板、および2,285,000単位の血漿が輸血された。[ 80 ]
小児患者への輸血の安全性を確保するため、病院は感染を避けるための追加の予防措置を講じており、サイトメガロウイルスに対して「安全」であることが保証されている小児用血液ユニットの使用を優先している。一部のガイドラインでは、免疫系が完全に発達していない新生児や低出生体重児に対しては、白血球除去成分だけでなく、CMV陰性血液成分の提供を推奨しているが[ 143 ] 、実際の運用は様々である[ 144 ]。これらの要件は、新生児用として献血できる献血者にさらなる制限を課すものであり、CMV血清陰性献血者の希少性と新鮮なユニットの優先を考えると、非現実的である可能性がある。
新生児輸血は通常、次の2つのカテゴリーのいずれかに分類されます。
大量輸血プロトコルは、重度の外傷など、10単位以上の血液が必要な場合に、大量の出血がある場合に使用されます。一般的に、濃厚赤血球、新鮮凍結血漿、血小板が投与されます。[ 146 ]新鮮凍結血漿、血小板、濃厚赤血球の典型的な比率は1:1:1から1:1:2の間です。[ 147 ]
一部の地域では、大量出血による予防可能な死亡を減らすために、病院前で輸血が開始されています。以前の分析では、米国では年間最大31,000人の患者が、病院前輸血が広く利用可能であれば助かったはずの出血で死亡していることが示唆されています。 [ 148 ]例えば、妊娠中に母親が大量出血を起こした場合、[ 149 ]救急車は、血液バンクにあるものと同様の、FDAに登録された携帯型血液冷蔵庫に保管された血液を携えて到着することができます。現場で輸血が行われれば、患者と救急車は、手術や必要に応じて追加の輸血を受けるために病院に到着する時間をより多く確保できます。これは、患者が主要な病院から遠く離れている可能性があり、地元の救急医療チームが搬送中に患者の生命を維持するために輸血を使用する必要がある可能性がある農村地域や広大な都市では、非常に重要になる可能性があります。より大規模な研究では、病院前での血漿および赤血球輸血により24時間死亡率が改善したが、30日または長期死亡率には差がなかったことが示された。[ 150 ]
O型マイナス血液は誰とでも適合するため、しばしば過剰に使用され、不足しています。[ 151 ]血液およびバイオセラピーの推進協会によると 、この血液の使用は、他に適合する血液がないO型マイナス血液の人、および緊急治療を行う前に血液型検査を行うことが不可能な妊娠している可能性のある女性に限定されるべきです。[ 151 ] AABBは、可能な限り、血液型検査を使用して希少性の低い代替血液を特定することにより、O型マイナス血液を節約することを推奨しています。[ 151 ]
hh血液型としても知られるこのまれな血液型は、ABO血液型の血液を輸血することができず、同じ状態の他の人から、または自分自身からhh血液を輸血する必要があります（自己輸血）。[ 152 ]
血液製剤の入手、保管、輸送、投与には大規模なインフラが必要となるため、血液が全くない地域がいくつかあり、俗に「血液砂漠」と呼ばれています。これらの地域では、輸血が不可能な場合が多く、地域社会は、一般的に違法とされる、他の地域住民から直接採血するという行為に頼らざるを得ない場合があります。血液砂漠は、毎年多くの人々に影響を与える深刻な世界的な健康危機です。[ 153 ]
血液供給の安全性に対する不安から、輸血を拒否する人がいる。[ 129 ]一般的に、インフォームド・コンセント の規則では、精神的に判断能力のある成人は、反対意見が誤った情報や偏見に基づく場合であっても、また、拒否によって死を含む深刻で永続的な害が生じる可能性がある場合でも、輸血を拒否することができる。[ 129 ] 例えば、COVID-19ワクチンが利用可能になって以来、ドナーがワクチン接種を受けている可能性があり、それが二次的な害を引き起こすことを恐れて輸血を拒否する人がいる。[ 129 ] この選択は誤った信念に基づくものであるが、精神的に判断能力のある成人の選択は通常尊重される。[ 155 ] ただし、医師の意見が、親や保護者が子供に関して有害な選択をしているというものであれば、（管轄区域によっては）危害原則に基づく法的議論を用いて、その意見を覆すことができる。この場合、医師が輸血を拒否すると子供が重傷または死亡する危険にさらされると考える場合である。[ 155 ] 血液バンクは、ドナーの人種、民族、性的指向、COVID-19ワクチン接種状況など、輸血プロセスに関係のない情報を収集しないため、個人の個人的な反対に基づいて血液ユニットを選択することは現実的ではありません。[ 129 ] [ 155 ]
赤血球輸血が唯一臨床的に適切な選択肢となる臨床状況もありますが、臨床医は代替手段が可能かどうかを検討します。これは、患者の安全、経済的負担、血液不足など、いくつかの理由によるものです。ガイドラインでは、貧血の程度により心血管不安定性がある、またはそのリスクがある患者にのみ輸血を行うよう推奨しています。[ 156 ] [ 157 ]鉄欠乏性貧血の安定した患者には、経口または非経口の鉄剤が推奨されます。
血液以外の輸液製剤は、体液量の回復のみが必要な場合に利用できますが、酸素運搬能力のある物質があれば、医師や外科医は病気の感染や免疫抑制のリスクを回避し、慢性的な献血者不足に対処し、輸血を受けることに宗教的な抵抗を持つエホバの証人などの人々の懸念にも対応できるでしょう。
この分野の研究は継続中です。多くの血液代替品が検討されてきましたが、これまでのところ、それらはすべて深刻な制限があり、[ 158 ] [ 159 ] 2023 年現在、輸血での使用が承認された血液代替品はありませんが、欧州連合、ロシア、南アフリカ、メキシコはすべて、他の臨床現場での血液代替品の使用を承認しています。[ 160 ]これまでのところ、血液の適切な代替品を見つけるための試みのほとんどは、無細胞ヘモグロビン溶液に集中しています。血液代替品は、救急医療や病院前救急医療で輸血をより容易に利用できるようにする可能性があります。成功すれば、このような血液代替品は、特に大量出血が発生する外傷で多くの命を救うことができます。最近の研究では、外傷や手術中に採取された汚染された血液を浄化し、自己輸血によって患者に安全に戻すことができる血液ろ過および病原体除去技術も検討されており、救急現場での献血血液への依存を減らす可能性があります。例えば、術中細胞回収システムは、大量出血を伴う手術中に患者自身の血液を回収、濾過、再輸血するために、すでに一部の外科手術環境で使用されています。[ 161 ] ヘモグロビンベースの治療法であるHemopureは、南アフリカでの使用が承認されており、米国では緊急治験薬（IND）プロセスを通じて症例ごとに使用されています。[ 162 ]その一方で、無輸血医療は、これらのギャップを埋めるために、輸血治療パラダイムの新しい分野として登場しました。無輸血医療は、赤血球生成刺激剤、自己血回収、手術中の出血の最小化などの技術を使用して、「無輸血患者」の外科治療のリスクを軽減するためのさまざまな戦略を採用しています。[ 163 ]
獣医師は他の動物にも輸血を行う。適合性を確認するために、動物種によって検査のレベルが異なる。例えば、猫には3種類の血液型が知られているが[ 164 ] 、牛には11種類[ 164 ] 、犬には少なくとも13種類[ 165 ] 、豚には16種類[ 166 ]、馬には30種類以上[ 164 ]ある。しかし、多くの動物種（特に馬と犬）では、非自己細胞表面抗原に対する抗体が恒常的に発現しないため、最初の輸血前に交差適合試験は必要ない。つまり、輸血された血液に対して免疫反応を起こすには、動物を感作させる必要がある[ 167 ] 。
成功した輸血。
[...] ナチスは最も健康なポーランドの子供たちを選び、ドイツの野戦病院に運び、そこで絶え間ない輸血に利用した[...]。