人体生理和生化过程相互作用的数学模型显示，用输血其他需求量小得多的液体代替红细胞输血可能会更有效。
作者:Danielle Torrent Tucker
输血可以挽救生命，但这种宝贵的液体不仅在美国，而且在全球都严重短缺。但如果输血并不总是需要血液呢?
一种新的人体生理和生化相互作用过程的数学模型——包括血管扩张、血液增厚和红细胞输注后流量的变化——表明，贫血或低氧血症患者，可以通过更容易获得的血液替代品进行有效治疗。
这项研究由斯坦福大学和加州大学圣地亚哥分校(UCSD)的科学家共同撰写，于10月14日发表在《应用生理学杂志》上。
使用一种不同的液体也可以消除输血的有害后果:由于不良副作用，使用血液被观察到每10年每单位输血可使寿命降低6%。
该研究的主要作者、斯坦福大学地球、能源与环境科学学院(斯坦福地球)能源工程博士生李维宇说:“我们可以使用一种替代品来代替真正的血液，它可以降低成本，消除输血的负面影响。”
输血是一种将血液成分直接输送到贫血患者血液循环的常见方法。红细胞具有独特的携带氧气的功能，这就是为什么它们被用于贫血患者的输血。但是，为每位患者获取、储存和输送正确、卫生的血型的过程也是密集和昂贵的。此外，可获得的血液供应远远低于需求:全球所有国家在供应不足的情况下，每年的血液供应总量约为1亿单位。
“你可以用更少的资源提供更多的商品，在这种情况下，就是氧气——这实际上是可持续发展的基本理念，”该研究的资深作者丹尼尔·塔尔塔科夫斯基(Daniel Tartakovsky)说，他是斯坦福地球学院的能源工程教授。“这都是关于如何用更少的钱做更多的事。”
输注红细胞是为了提高输送对器官和组织功能至关重要的氧气的可能性。然而，研究表明，这一过程也会使血液变稠，而增加的粘度可能是一个问题。新的模型显示，在输血过程中，一些患者的血管不会扩张，因为他们的血液被额外的红细胞增厚，变得更加粘稠，不容易循环输送氧气。根据该模型，对于这些患者，用2单位的输血治疗贫血——目前最常用的输血量——将减少血流量，而不管贫血的状态如何。
然而，对许多人来说，输血会导致血管扩张，从而增加血液循环，向身体输送更多氧气。这一发现揭示了输血时血管扩张的贫血患者的优势。该模型表明，要么停止输血，要么输入被称为血浆扩张器的替代液体，这种液体能促使血管扩张，可能是增加氧气输送的更有效方法。血浆扩张器由溶解在生理盐水中的高分子量淀粉溶液组成;它们已经在输血医学中使用了几十年，并在实验研究中被证明是有效的。
UCSD生物工程学科的创始人兼教授马科斯·因塔利塔(Marcos Intaglietta)是论文的合著者，他说:“目前，输血是通过针对错误的目标来决定的，即恢复氧气的携带能力。”“但输血合乎逻辑的目标是恢复氧气输送能力。”
对该小组结果的预测表明，安全和低成本的血液替代品可以将输血的总成本降低10倍，同时显著降低了过程中的负面影响。他们的身体循环过程模型来源于之前发表的关于哺乳动物对输血反应的实验。
Tartakovsky说:“我们的数学模型确定了可以解释多重观察研究结论的自然生理过程:人们可以在不使用血液的情况下获得输血的好处。”“但建模本身并不能带来什么结果——它必须建立在观察、调查研究和经验的基础上。”
共同作者希望他们的发现将导致临床试验，测试非血液替代品增加氧气输送的能力。该研究的作者表示，迄今为止，严格的医学试验还没有得出一致的结果，支持少量血液比仅仅添加人类血浆更有效的观点。
“这是第一个考虑所有这些影响的模型，”李说。“我希望人们有机会看到我们的结果，并决定它们是否可以用于治疗病人。”
