現代輸血作為一項臨床實用技術，成功的挽救了無數傷病員的生命，是醫學史上重大事件之一。人們從對血液的早期認識，歷經無數艱難探索，從魯莽到文明，從經驗到科學，至到現代輸血新觀念不斷變革，經歷了漫長階段；了解其發展軌跡，吸取其間成敗經驗，將有助于推動輸血技術的進一步發展。
一、漫長中求索
血液是人體重要的液體部分，是體內物質交換的重要媒介，具有運輸各種物質，調節酸堿平衡，參與免疫及防御功能，并能維持細胞內外平衡并起到緩沖作用。通過現代輸血能有效地維持血容量，改善循環狀況，提升血壓；改善血液動力學，提高攜氧量，維持氧化過程；補充各種凝血因子和血漿蛋白，達到止血和維持體液滲透壓的目的。因此，有效拓寬了手術范圍和新的治療技術的開展，不斷攻克原先認為屬于不治之癥的領地。
然而，由于人類在自然界的生存斗爭中，嚴重出血可造成病人短時間內死亡。所以遠古人類認為血液是極其珍貴神圣的，對血液充滿了各種各樣的幻想。古埃及人認為血液是人賴以生存的源泉，提倡用血液來沐浴，認為血液能促使人返老還童及恢復健康。古羅馬斗劍士比斗前飲血，希望從中獲取勇氣和力量，而我國則認為鹿血是上好的補藥，從漢朝開始皇家就有鹿苑，以供皇帝不時之需。
早在15世紀初，當羅馬教皇諾圣特八世（InnocentⅧ）病危時，群臣束手無策，有位叫卡魯達斯的意大利醫生提出給教皇輸童男的熱血以圖挽救其生命。他殘忍割開3位10歲男孩的血管，讓血液流入銅質的器皿內后再混合名貴藥草，用粗大針頭輸血于教皇，但教皇卻立感胸悶而發生窒息，最后死亡[1]。這是人類輸血史上最早的記載，雖然從現代觀點來看，這種輸血無異于謀殺，但它畢竟開了人類輸血之先河。
17世紀的實驗科學興起，人體生理解剖學有了許多重要發現。1628年英國科學家威廉.哈維（WilliamHarvey）發表了《血液循環論》，提出了心臟是一個泵，血液是由心臟泵出，經動脈流至全身，再由靜脈回到心臟。哈維的發現改變了陳舊的醫學觀念，根據他的循環理論，血流可攜帶液態藥物送往人體各部以治療體內疾病。英國牛津大學年輕生理學家和醫生查德.勞爾（RichardLower）于1665年2月與助手一起演示了動物間的輸血。通過銀管連接兩狗的頸動脈和頸靜脈，血液流通后，接受輸血的狗成活了。成功的試驗堅定了他將動物血液輸給人的信念[1]。由于當時人們認為羊溫順、圣潔，故而羊血是最合適的血源。1667年11月23日，勞爾受皇家協會邀請為一名22歲的自覺“不平衡”、“腦子熱”的男子輸入少量的羊血以求改變其行為，神奇的是，輸血后病人無任何不良反應。當6天后病人在英國皇家協會報告了他的自我感覺，其結果震動了當時的社會[2]。在醫學史上，勞爾被公認為最早試行輸血的先行者之一。
法國醫生吉恩.丹尼斯（JeanDenis）經過狗的輸血實驗后，于1667年6月15日為一長期發熱昏睡經20次放血仍不好轉的15歲男孩輸入羊血，病人身體有所恢復，獲得了一定成功。雖然輸以少量的羊血可以僥幸存活，但大多數病人卻因輸血而死亡，故而輸血只限于身患絕癥之人。后有一位瑞典患狂犬病男孩要求丹尼斯為其輸血，輸入羊血后，病人出現黑色尿而死亡。雖然巴黎宗教法庭宣布其無罪，但巴黎醫師會權威成員不與認同，一致反對這類輸血。10年后，法國議會、英國皇家學會相繼禁止人體作輸血試驗，隨后羅馬也禁止輸血，輸血從此中斷了一個半世紀之久。
19世紀英國生理學家及產科醫生詹姆斯.布倫道（JamesBlundell）發現瀕死的狗若能及時輸入另一只狗的血液即可獲救，由此產生了將人的血液輸給嚴重大出血的產婦以挽救其生命的設想。1824年先后給8位在分娩大出血的產婦輸入人血，其中5例救活成功，成為第一位同種輸血的成功者[3]。隨后法國生理學家馬根迪（Magendie），路易斯(Louis)，布朗(Brown)等均支持布倫道的發現和提出的觀點。摒除異種輸血后，為解決血液凝固的抗凝問題，英國產科醫生希克斯（Hicks）首次使用磷酸鈉抗凝劑，隨后瑞士生理學教授亞瑟斯（Arshus）改用草酸鹽作抗凝劑，最終選擇了無毒的檸檬酸鹽。
輸血的抗凝完成后，溶血反應無疑是最大難題。德國病理學家潘弗克（Ponfik）和蘭多伊斯（Landois）進行系列研究。1874年潘弗克提出血紅蛋白尿源于供血者的血球破壞。蘭多伊斯對大量輸血病例分析研究于1875年發表論文，認為輸血失敗是“血液不合”或“血液相異”導致溶血反應。致此，安全輸血曙光初露。
二、歷史性突破
輸血從異種發展到同種輸血，但依然有很大的盲目性。1900年，維也納大學病理解剖研究所助教蘭斯坦納（Landsteiner）首先發現人類紅細胞血型，這一劃時代的發現，為血液的安全、有效利用作出了重大貢獻，輸血才被普遍接受，作為一種有效的治療方法。為此，1930年蘭斯坦納獲諾貝爾醫學獎，被譽為“血型之父”[4]。
1900年蘭斯坦納研究了22份人的血清和紅細胞時，發現有些人的血清會與某些人的紅細胞發生凝集,這種現象的發現是人類血型分類的基礎。1927年蘭斯坦納根據紅細胞膜上所含抗原（凝集素原）的不同，將人類的血液分為A、B、O、AB型。ABO血型系統為同種間安全輸血提供了重要保證，而且在遺傳學、人類學、法醫學、免疫學上也有重大意義。
1939年萊汶（Levine）等發現1例O型血婦女在輸入其丈夫O型血后，她的血清可凝集其丈夫的紅細胞。后來這名婦女生了個死胎，胎兒解剖有嚴重的溶血。他們推測該胎兒通過遺傳從其父獲得了一種其母缺乏而能形成一抗原的物質，使其母在妊娠時產生與此相對應的抗體，此抗體再通過胎盤進入胎兒體內導致胎兒紅細胞破壞。1940年蘭斯坦納和汶納（Winer）將恒河猴（Rhesns）的紅細胞注入家兔體內，使其產生抗恒河猴紅細胞抗體，進一步發現該孕婦的血不與兔抗恒河猴血清凝集，而其丈夫的血則發生凝集。這說明其丈夫的紅細胞膜上具有恒河猴紅細胞膜上同樣的抗原，故稱Rh陽性血型，不凝集者則為Rh陰性血型。我國漢族Ph(-)占0.2～0.5%,居住北方維吾爾族、哈薩克族、烏孜別克族約占5%。Rh血型系統的發現進一步提高了人類輸血的安全性。到目前為止，已發現人類有26個血型系統，400多種血型。
三、自體輸血的進展
輸血做為一種有效的治療手段現已廣泛應用于臨床，但是存在著血源不足和傳播疾病的可能。自體輸血既解決了這個問題，同時又節約了患者的醫療費用。
早在1818年布倫道曾為1例產后大出血的婦女回輸了收集的自身血液而獲得了成功。1874年海莫（Highmore）將此輸血方法廣泛用于產后出血的治療，并首次提出了術中自體血回輸這一新的輸血方式。在自體輸血早期（1874～1965年）是使用簡單的血液收集器，用紗布過濾后即回輸，由此而引發的并發癥有感染、紅細胞破壞而引起的腎衰、空氣及脂肪栓塞和潛在癌細胞轉移的可能。1965～1970年克萊本夫設計了第二代Bentley-ATS100收集器，它有可裝卸的儲血器、濾器、管道及吸引器和固定的滾壓式血泵。1970～1976年第三代Sorenson自體輸血器問世。80年代第四代HamoneticsCedSaver裝置問世。它包括旋轉泵、儲血器、離心器和清洗器4個部分。通過旋轉泵抽吸手術區積血入儲血器，經離心后收取洗滌后紅細胞加入新的乳酸鈉林格氏液中再予回輸[5]。
自80年代以后，感染AIDS的日益增多。自體輸血也有了較大的發展，目前已成為術前預存式自體回輸血(PAT)、稀釋式自體輸血(ANH)和回收式自體輸血(IAT)三種方式，并成為衡量一個國家輸血水平的標志之一[6]。自身輸血法按估計手術失血量于術前一次或數次采血。每七天采血一次，每次200～400ml是安全可靠的方法。如輔以輸液，一次采血最多可達1200ml。另一種采血方法是交換遞增法。在腫瘤病人手術及腫瘤放、化療中有50％以上需要輸血，但近年來研究證明，因腫瘤病人特殊體質，輸血會導致受血者全面的免疫抑制，增加腫瘤復發和腫瘤術后感染的發生。所以對腫瘤患者自體輸血較異體輸血更為重要。國內有應用PAT、ANH對肺癌、食管癌手術，進行5年生存期比較有顯著性差異。泌尿系腫瘤細胞可通過血液回輸機及濾過器被清除，因而IAT技術在泌尿系腫瘤患者手術得以廣泛應用[7]。
自體輸血的優點有：（1）沒有傳播疾病的危險，可避免輸血引起的AIDS、血清性肝炎等疾病的傳播；（2）不會產生對紅細胞、白細胞、血小板及蛋白抗原等血液成分的免疫反應；（3）無溶血、發熱、過敏等輸血反應，并發癥少；（4）可解決特殊血型（如Rh陰性）病人的供血問題；（5）不需檢驗血型和交叉配血試驗；（6）節約血源、節約開支、廢血利用；（7）對不接受異體輸血的宗教信仰者也能接受輸血治療。
四、成分輸血新革命
隨著科學進展，血液制劑不只局限在失血和手術病例，雖然輸血技術不斷發展，但仍有不良反應，有時后果甚至是非常嚴重的。國內外近年來綜合報道輸血反應發生率為2～10％，輸血死亡率達1％。最常見輸血反應為非溶血性輸血發熱反應，輸血相關病毒感染及輸血相關免疫抑制。所以現代輸血已發展到去白細胞的成分輸血新概念[8]。
白細胞作為血液細胞的一種重要成分，在抵制外來病原體與抗原等免疫功能中起著重要作用;但近來醫學研究已證明，在同種異體輸血中，白細胞則是一種“污染物”，會產生白細胞抗體，引起一系列副作用。為此英國在1999年底已正式制定了常規去白細胞政策。去除白細胞有離心法、右旋糖酐或羥乙基淀粉沉降法、連續流動洗滌法，但最好方法為過濾法。過濾是指采血后，用白細胞專用濾器的方法，濾除血液制品中的白細胞。自90年代推出的第4代濾器，除去白細胞率達90～99.9％，殘留白細胞<1×106/單位血。經研究去白細胞的主要作用為：
1、預防非溶血性輸血發熱反應（FNP）該反應為臨床最常見的輸血反應，主要表現在輸血中或輸血后4小時內發熱，伴有寒戰、頭痛、胸悶、呼吸困難、皮疹等，少數人可有休克，其發生率4～37%。發生原因是由一次或多次輸入供者白細胞與受者發生了免疫反應產生了白細胞抗體所致。
2、降低輸血后移植物抗宿主病（GVHD）發生率
GVHD發病原理是輸入的血液中含有大量的免疫活性的淋巴細胞，而受血者免疫功能低下，未被宿主識別的外來物而植入，既引起極為嚴重的反應，表現高熱、皮疹、肝功損害等，死亡率高達90%。一般認為輸血中殘留白細胞≤1x107/單位，可預防輸血后GVHD發生。
3、防止輸血相關病毒的感染
巨細胞病毒（CMV），人類嗜T淋巴細胞性白血病I型病毒（HTLV-1）、艾滋病病毒（HIV）和克雅氏病（CJO）病毒能緊密和白細胞結合，顯高親和性，而去除白細胞則可防止這些病毒通過輸血傳播。國內CMV陽性率高達83%，CMV對器官移植和骨髓移植、反復輸血和免疫功能低下的病人感染最為嚴重，并有潛伏、復發、致癌傾向。在日本、英國、澳大利亞早已將HTLV-1列入對獻血員必檢項目。CJD又稱人類瘋牛病（海綿狀腦病）是一種死亡率極高的疾病，近來研究這是非細菌非病毒疾病，英國、澳大利亞攜帶者較多，故1998年英國政府決定所有臨床用血必須去除白細胞以防止CJD傳播。
4、預防HLA同種異體免疫反應
血小板輸注對血小板減少引起出血的防治具有重要意義。但是，臨床上許多人在反復輸注了血小板后并未收到良好效果，特別是多次輸注的病人，血小板校正計數增加值低于預期值，臨床稱為血小板輸注無效，其發生率30～70%，現已證實，原因為同種異體免疫反應。資料顯示，一次輸入的白細胞總數≤5x107/單位的血，也就是去除了血小板制劑中99%以上的白細胞，明顯降低血小板輸注無效的發生率。
5、去白細胞與輸血相關免疫抑制
近多年研究證實，同種異體輸血能導致受血者臨床上出現明顯的免疫抑制（PIM）。輸注同種異體白細胞或白細胞產物至少在絕大多數情況下與PIM效應有明顯的關系，其中包括通過細胞因子網絡調節使受者機體免疫反應趨向II型免疫應答即免疫耐受或介導免疫細胞凋亡。
成分輸血就是用物理或化學的方法把全血分離并制備成純度高、容量小的血液成分，根據病情所需輸給患者。二戰期間為了戰傷治療的需要，將血漿和血細胞分離，制成凍干血漿，這就是成分輸血的開始。1959年Gibsa首先提出成分輸血的概念，目前世界上已把成分輸血臨床應用的比例視為一個國家、一個地區乃至一個醫院輸血技術是否先進的標志，同時也是衡量臨床醫師水平的標準之一[9]。
1、紅細胞濃縮紅細胞（CRC）和紅細胞懸液（CRCs）全血離心后除去大部分血漿，制備成濃縮紅細胞，再加入適量添加劑后成為紅細胞懸液。“O”型紅細胞懸液去掉了大多數血抗抗凝集素，而成為滿意的“萬能血”。對大量失血而一時無法提供相同血液時，可先輸注未經配血的“O”型紅細胞懸液以挽救患者生命。目前對急性出血病人通常的治療方法是：（1）當失血量不超過血容量的20％時，只要輸液就能見效，不必輸血；（2）失血量達血容量的20％～50％時，除了輸液還要輸注一定量的紅細胞懸液；（3）失血量超過血容量的50％或達到100％時，除了輸液及輸注紅細胞懸液外，還要輸注新鮮冰凍血漿及白蛋白；（4）失血量超過總血容量時，則應在上述成分的基礎上，加用濃縮血小板及冷沉淀。由于血液一旦離開機體，就會發生稱為“保存性損害”，即失去一些有用成分，還有保存中產生的代謝產物，所以，認為在急性失血宜補全血是非常的錯誤的。
洗滌紅細胞（WRC）全血離心去除血漿后，在無菌條件下，用生理鹽水洗滌3～6次后成為洗滌紅細胞。對于因輸血而發生嚴重過敏反應者，貧血伴IgA缺乏的患者及自身免疫性溶血性貧血的患者應首選WRC，對于高血鉀、肝腎功能不全的患者輸WRC明顯優于全血。
新生紅細胞就是年輕的紅細胞，介于網織紅細胞與成熟紅細胞之間，因較紅細胞體積大、密度小、比重輕而離心后在紅細胞較上層。因半存活期長而輸入可明顯延長輸血間隔日期。
冰凍紅細胞在低溫（-70～80℃）或超低溫（-196℃）條件下保存，代謝活動幾乎處停止狀態。雖經長期保存，仍具代謝能力和生存能力，同時也避免有氨代謝物的積蓄。突出特點是保存時間長，對稀有血型血液的保存、自身血液的存儲方面有重要意義。
2、粒細胞粒細胞是白細胞中最多、功能最重要的細胞、來源于骨髓中的干細胞，主要功能為趨化運動、吞噬作用和殺菌作用。粒細胞適宜在（22±2℃）條件下保存，制備后應盡快靜脈輸入，最長不超過8h，否則功能下降。
以往臨床上因中性粒細胞減少而采用預防性的輸注方式已被廢除。目前，新的要求對于粒細胞缺乏病癥在10d以內的患者暫時不輸注粒細胞，主要用于抗生素控制感染。如果持續10d以上的非惡性血液病革蘭陰性菌敗血癥患者，輸入粒細胞是非常有意義的。研究提示大量輸血與白血病的復發有關，許多學者認為腫瘤患者輸注粒細胞指征為，中心粒細胞絕對值<0.5×109/L，伴有嚴重感染經強有力抗生素治療48小時仍無效，每次輸注粒細胞量應>1.0×109/L，連續輸4～5d，并密切觀察體溫和感染的變化。
3、血小板血小板是止血機制中的一個重要因素。血小板輸入不僅要查明血小板減少的原因和觀察患者是否有自發性出血或傷口滲血等，更重要的根據血小板計數進行輸入。對急性白血病國內外最新觀點認為：在AL誘導和鞏固化療期間，把血小板計數<10×109/L，作為血小板輸注的閾值，即不增加出血的危險，同時也減少了血小板的輸注量。血小板無效是臨床輸血的一個難題，主要是多次輸血后引起的同種異體免疫反應，在臨床上遇到此類患者應選用HLA匹配的單采血小板或血小板交叉配合實驗相匹配的單采血小板。
4、血漿血漿是全血的液體部分，含有水、電解質、蛋白質及脂類等。常用的血漿制劑有3種：（1）新鮮液體血漿（FLP）在4℃經離心分離制成，必須立即使用；（2）新鮮冰凍血漿（FFP）立即放入-50℃速凍冰箱內，在最短的時間內放入-20℃以下冰箱儲存，有效期1年；（3）普通冰凍血漿，有效期為5年。
五、藥物替代性輸血治療
盡管獻血者在獻血時已作了有關檢測，但由于受目前檢測試劑敏感性的局限和病毒感染人體存在“窗口期”，發生輸血傳播病癥的危險仍不能完全避免。應用藥物替代輸血治療日益受到重視，并成為現代輸血技術新的方向。輸血的替代藥物包括能替代血液擴充容量的液體，以及能改變止血效果和加強內源性紅細胞生成的藥物[10]。
1、紅細胞生成素（EPO）EPO是調控紅細胞生成的一種糖蛋白，含有193個氨基酸，對紅細胞生成具有促進作用。1989年開始應用于藥物性貧血的治療，1997年用于外科手術前治療。目前常用的重組人EPO可結合到多能干細胞分化出來的紅細胞前體的特殊受體上，從而刺激紅細胞生成；EPO還能阻止紅細胞凋亡，使紅細胞前體轉化為成熟紅細胞，使紅細胞得以繼續存活，應用前景十分廣闊。獲準應用的適應癥有腎性貧血、癌性貧血、AIDS貧血，尚在研究中的有自體供血、術后貧血、骨髓移植，并對再障、類風濕關節炎患者貧血、MDS、地中海貧血等有效。美國1996批準手術前應用EPO，結果異體輸血明顯減少。EPO應用劑量和紅細胞生成之間有很好的相關性，不依據年齡和性別，反應程度因個體而異，在一定程度上受鐵含量影響。
2、人工氧載體目前紅細胞替代品僅是行使紅細胞攜氧、運氧和增加血容量、調節膠體滲透壓的主要生理功能，故美國FDA建議定名為人工氧載體（artificialoxygencarriers,AOCs）。臨床上現有2種AOCs處于應用研究中，無細胞血紅蛋白液（HBOC）和全氟碳乳劑。HBOC研究已取得了很大進展，它轉運氧的功能與紅細胞內血紅蛋白相同。研究表明外科手術患者麻醉后給予一定劑量的HBOC液后，血紅蛋白攜氧效率得到增強，但是氧的運送受血管彈性的影響，并直接影響到血紅蛋白液的作用。全氟碳乳劑也有很大進展，對缺氧心肌的治療顯示令人信服作用，在改善微循環方面也受到重視。臨床應用表明全氟碳化劑基本是安全的，能成為一種較好的紅細胞替代品。其主要缺點是靜脈注射大量氟碳化劑時，必須吸入高壓氧才能滿足機體對氧的需要。雖然應用HBOC和全氟碳化劑可以減少異體輸血，但是在臨床上廣泛應用近期還不能實現。
3、血小板生成素（TPO）TPO由332個氨基酸組成，其N端與EPO相似，主要在肝合成，主要受外周血小板數量調節，是與巨核細胞的生長、發育和血小板的生成相關的造血生長因子。TPO能增加原核細胞的復制、倍性增加及血小板數量的倍性增加，并促其成熟，還能動員骨髓中的巨核系祖細胞向外周血中釋放血小板，從而顯著增加外周血中血小板的數量；此外，TPO還能促進粒、紅系細胞的造血，因此，TPO能促進三系的造血。臨床實驗表明，應用重組人血小板生成素（rhTPO）能緩解與癌癥治療相關的血小板減少癥，減少血小板輸注次數并且聯合粒細胞集落刺激因子能夠增強外周血干細胞的動員作用。
4、白介素11（IL-11）IL-11是一種對造血細胞或非造血細胞有影響的多種功能細胞因子，在體內它能促進巨核細胞成熟，誘導外周血小板數量增加。重組人IL-11臨床研究中安全有效，是第1個在促進造血方面有效細胞因子，因此被FDA批準應用。
5、粒細胞集落刺激因子（G-CSF）和粒-吞噬細胞集落刺激因子（GM-CSF）GM-CSF的作用是以較未成熟的造血前體細胞為靶細胞，比G-CSF有更廣泛的生物學作用，臨床上主要應用于各種原因引起的白細胞減少癥的治療。應用G-CSF或GM-CSF可以從外周血采集更多高活性粒、單核細胞，回輸后有利于患者術后防治感染。
6、白介素-3（IL-3）又稱多克隆集落刺激因子，是一種多潛能集落刺激因子，可以促進多種造血前體細胞的增殖、分化，對紅系、粒系和巨核系細胞均有刺激作用。臨床實驗表明，IL-3能使造血功能正常的癌癥患者白細胞數增加，同時血小板數和紅細胞計數增加，明顯提高骨髓造血功能的恢復。LI-3聯合G-CSF比GM-CSF在血小板減少癥和白細胞減少癥治療方面更有效，在對MDS和再障貧血治療中有不同程度的白細胞數增加，臨床應用較廣泛。