驚心動魄輸血史(下):戰火的洗禮

驚心動魄輸血史(下):戰火的洗禮
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我們想讓你知道的是

戰爭引起生靈塗炭,令無數平民流離失所,卻同時促進了輸血技術的發展。

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(承接驚心動魄輸血史(上) ︰由被禁到重見天日

這次介紹的輸血史是一段醫學史,也是一段戰爭史。戰爭引起生靈塗炭,令無數平民流離失所,然而戰爭也往往是醫學發展的催化劑。大家知不知道原來世界上第一個血庫是在戰場中出現?第二次世界大戰時美國怎樣用血漿救英國?珍珠港事件中受傷的軍人又怎樣靠新的輸血技術活命?

解決凝血難題

但在談到這段戰爭中的輸血史之前,先讓我們花少少時間回到上次談及的輸血難題──凝血。當年醫護人員從捐贈者身上取得血液後,很快就會凝結,所以血液必須要「即捐即輸」,當時流行的方法是把捐血者的動脈與受輸者的靜脈連接,讓血液從捐血者的身體直接流進受輸者體內。

要解決凝血問題,就必須用到抗凝血劑。當時人們所認識的抗凝血化學物質可不少,可惜全都對人體有害的。如果把使用了抗凝血劑保存的血液輸給病人,反而會毒害病人,得不償失。

檸檬酸鈉(sodium citrate)是化驗室中常用的抗凝血劑,然而它一樣有毒性,膽大心細的美國外科醫生路易森(Richard Lewisohn)則想到用低濃度的檸檬酸鈉作為安全的抗凝血劑。原來當年化驗室使用的1%檸檬酸鈉的確對人有害,令研究者紛紛卻步,卻沒有人像路易森一樣想到透過降低濃度來增加安全性。經過一連串的實驗後,路易森發現0.2%檸檬酸鈉可以有效地令血液凝結,而且沒有明顯的毒性。有了這項技術,輸血從此不再需要直接從捐血者身體進入受輸者的體內。

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Photo Credit: Wellcome Library, London, Public Domain
第一次世界大戰時接受輸血的傷兵。

這項技術在第一次世界大戰時發揚光大。在戰爭爆發初期,輸血仍然是透過把捐血者的動脈與受輸者的靜脈連接的方法進行,這方法如果在醫院進行當然問題不大,但在槍林彈雨的戰場下,卻是困難重重。1917年,美國參戰,不少從美國發展的輸血技術都被引進協約國軍隊,包括檸檬酸鈉儲存技術。美國醫生羅伯森(Oswald Robertson)把技術引進戰場,更在法國康布雷戰線中設立了首個戰地血庫,用來儲存經檸檬酸鈉處理的血液。經過處理後,血液可以儲存長達十多天,使用起來方便得多。

運送血液

1936年爆發的西班牙內戰可以說是第二次世界大戰的前奏,也是輸血醫學的試煉場。站在共和派一方的西班牙醫生多蘭佐特(Federico Duran-Jorda)最先意識到大規模血液供應的重要性。他想到要救助傷兵,最有效的方法不是把傷兵送回醫院輸血,而是維持穩定的血液供應,並把血液運到前線,讓傷兵可以在前線接受輸血治療。

多蘭佐特在巴塞隆拿設立了一個非常成功的輸血服務中心,負責收集及處理血液。他引入了非常重要的概念去確保血液的安全性,例如篩查捐血者的病歷及為捐血者進行傳染病篩檢(當時只包括了梅毒,因為B型肝炎病毒、C型肝炎病毒及愛滋病毒尚未被發現)。在他工作的30個月間,輸血服務中心共進行了二萬多次捐血,收集了約9000升的血液。這是醫學史上首次出現如此大規模的血液供應。共和派戰敗後,多蘭佐特被迫逃亡至英國,之後他仍然熱衷於輸血工作,並幫助英國設立輸血服務中心。

我們之前一直討論的輸血都是輸全血,美國羅文醫院化驗室主管艾利洛(John Elliott)卻研究了把血漿從血液中分離的方法。有一次,他遇到一位被人刺到心臟的病人,由於情況危急,他沒有足夠時間為病人做血型檢查與交叉配血(crossmatch),情急之下他為病人輸了化驗室中的血漿,病人竟然存活下來。他相信血漿是絕佳的輸血用品,並努力推廣。

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Photo Credit: National Archives and Records Administration, Public Domain
第二次世界大戰西西里島戰役中接受血漿治療的傷兵。

第二次世界大戰初期,德軍席捲歐洲,只剩下英國獨自對抗,美國政府有意相助,奈何美國國民不想捲入戰爭中,美國政府只可間接援助英國。於是美國發起了「血漿救英國」(Plasma for Britain)行動,把美國收集到的血漿船運到英國,以救助受傷人士。這項行動非常成功,美國共收集到15000人捐血,製作成5500瓶的血漿。

儲存方法改善

美國哈佛大學醫學院生物化學系教授科恩(Edwin Cohn)在1940發明了低溫乙醇分餾法(cold ethanol fractionation),可以把血漿中不同的蛋白,如白蛋白(albumin)、球蛋白(globulin)、纖維蛋白原(fibrinogen)分離出來。這些蛋白質在臨床上各有不同療效。想不到這項技術立即就在翌年顯示出它的威力。1941年,日軍偷襲珍珠港,美軍死傷慘重。有87位傷者接受了白蛋白滴注治療,效果非常良好。白蛋白不但可以有效回復失血過多傷者的血壓,而且傷者也沒有出現嚴重輸血反應。

原來白蛋白溶液是種膠體(colloid),它在進入血液後會停留在血管內,增加血液的滲透壓(osmotic pressure),令水份停留在血管內而不會流失到組織中,所以可以維持病人的血壓。珍珠港事件後,白蛋白聲名大噪,風頭一時無兩,成了醫生心目中的「救命神藥」。

另一個在二次大戰期間發展出的新突破是血液儲存方法的改進。傳統的保存液是把檸檬酸鈉混合葡萄糖(dextrose)溶液,檸檬酸鈉防止凝血,葡萄糖為紅血球提供養份,這種溶液可以儲存血液2周。由於血庫的普及,人們開始關心血液保存的期閒。1943 年,酸式檸檬酸葡萄糖(Acid-Citrate-Dextrose,簡稱ACD)溶液出現,把血液儲存時間延長至21天。這項技術立即被投入到戰場中,令同盟國的輸血服務更加成熟。

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Image Credit: American Red Cross

戰後,檸檬酸-磷酸鹽-葡萄糖(Citrate-Phosphate-Dextrose,簡稱CPD)及檸檬酸-磷酸鹽-葡萄糖-腺嘌呤(Citrate-Phosphate-Dextrose-Adenine,簡稱CPD)等的保存液相繼出現,令保存期大為延長。現時國際間最常用的血液保存液加入了甘露醇(mannitol),保存期已經可以長達42日。

成分輸血

發明低溫乙醇分餾法的科恩教授在戰後又發明了另一項革命性的技術——血細胞分離機。這項新發明可以把血液分成紅血球、白血球、血小板及血漿,也令輸血界興起了「成分輸血」的概念。

過往,輸血就是指輸全血,即是把血液中的所有成分都輸入病人體內。但這做法並不理想,一來輸入病人不需要的成分會做成浪費,二來這些多出的成分可能會引起各式各樣的輸血反應,三來這些成分所需的儲存環境並不一樣,儲存全血的方法可以有效保存紅血球,卻會令白血球、血小板及血漿中的凝血因子失去活性。

「成分輸血」的概念是把各成分分開儲存,然後針對病人的問題,若病人貧血,就只需要輸紅血球;若病人血小板數量低,就只需要輸血小板;若病人出現凝血問題,就只需要輸血漿。1969年,人們才了解到血小板可以在室溫中儲存。70年代中期開始,成分輸血迅速發展,捐血者捐出血液後,輸血服務中心會在短時間內把血液成分分離,然後用適當的環境儲存。至此,輸血醫學已經發展到與今天頗為相似。

然而,輸血醫學的發展日新月異,一日千里,近年還是有不少有趣的發展,史丹福有機會的話再跟大家詳談。

資料來源:

  1. Giangrande PL. The history of blood transfusion. British Journal of Haematology. 2000; 110(4): 756-67.
  2. Lozano M, Cid J. Frederic Duran-Jorda: a transfusion medicine pioneer. Transfusion Medicine Reviews. 2007; 21(1): 75-81.
  3. Coni N. Medicine and the Spanish Civil War. Journal of the Royal Society of Medicine. 2002; 95(3): 147-50.
  4. American Association of Blood Banks

本文獲授權轉載,原文見史丹福狂想曲

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責任編輯︰鄭家榆
核稿編輯︰王陽翎

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