Erytrocytenheter att screena för kompatibilitet

Klinisk bakgrund

När en patient har bildat erytrocytalloantikroppar, eller har en ovanlig fenotyp som gör att vanliga donorenheter inte är kompatibla, måste blodcentralen identifiera enheter som saknar det aktuella antigenet eller är fenotypmatchade. Detta görs genom att screena donorenheter mot känd antigenprofil tills tillräckligt många kompatibla enheter har hittats. För vanliga antigen, där andelen kompatibla donatorer i donatorpoolen är hög, är detta en snabb process. För sällsynta antigen eller för patienter med flera antikroppar där kraven kombineras, kan andelen kompatibla donatorer sjunka till en bråkdel av procenten, och antalet enheter som måste testas växer exponentiellt.

Beräkningen av förväntat antal enheter att screena bygger på elementär sannolikhetslära: om andelen kompatibla donatorer i poolen är $p$ och man behöver $n$ kompatibla enheter, är det förväntade antalet enheter att testa $n/p$. Det är denna relation kalkylatorn implementerar. Instrumentet fyller en praktisk funktion i blodcentralens planering: att uppskata resursbehovet, personalinsats och tidslinje innan screeningen påbörjas, och att tidigt identifiera fall där det förväntade antalet enheter överstiger vad den lokala donatorpoolen kan leverera.

Beräkning av Erytrocytenheter att screena för kompatibilitet

Kalkylatorn beräknar det förväntade antalet donorenheter som måste testas för att erhålla ett önskat antal kompatibla enheter, givet en känd frekvens av kompatibla donatorer i den aktuella donatorpopulationen.

Formeln är:

$$\text{Erytrocytenheter att screena} = \left\lceil \frac{\text{Antal kompatibla enheter som behövs}}{\text{Frekvens kompatibla donatorer (som andel)}} \right\rceil$$

där $\lceil \cdot \rceil$ betecknar avrundning uppåt till närmaste heltal, eftersom man inte kan testa en halv enhet.

Variablerna är:

• Frekvens kompatibla (t.ex. antigennegativa) donatorer: Andelen av donatorpoolen, uttryckt i procent, som förväntas sakna det aktuella antigenet eller uppfylla det aktuella fenotypkravet. För ett enskilt antigen hämtas denna frekvens från fenotypfrekvenstabeller för den aktuella populationen. När flera antigen krävs samtidigt beräknas den kombinerade frekvensen som produkten av de enskilda frekvenserna, under antagande att antigenen är i Hardy-Weinberg-jämvikt och oberoende av varandra, vilket inte alltid gäller (särskilt inte för länkade system som Rh).
• Antal kompatibla enheter som behövs: Det antal kompatibla erytrocytenheter som kliniskt behövs till patienten.

Instrumentet härleds inte från en specifik klinisk kohortstudie. Det är en direkt tillämpning av väntevärdesberäkning inom sannolikhetslära, och dess giltighet vilar på att den angivna frekvensen kompatibla donatorer faktiskt speglar den donatorpopulation som blodcentralen förfogar över. Fenotypfrekvenser varierar markant mellan etniska grupper och geografiska regioner, vilket gör valet av frekvensdata avgörande för resultatets tillförlitlighet [1, 2].

Tolkning i praktiken

Resultatet är ett förväntat antal enheter att screena, inte en garanti. Det anger vad som i genomsnitt krävs, men den faktiska variationen kring detta värde kan vara betydande, särskilt vid låga frekvenser.

Ett konkret exempel: om frekvensen kompatibla donatorer är 4 procent (vilket ungefär motsvarar andelen C-negativa, E-negativa, K-negativa donatorer i en nordeuropeisk population) och patienten behöver 2 enheter, blir det förväntade antalet enheter att screena $\lceil 2/0{,}04 \rceil = 50$. Om frekvensen i stället är 0,1 procent (extremt sällsynt fenotyp, till exempel Bombay-fenotyp) och samma 2 enheter behövs, blir resultatet $\lceil 2/0{,}001 \rceil = 2000$, vilket i praktiken innebär att den lokala poolen är otillräcklig [3].

Validering och prestanda

Eftersom beräkningen är en matematisk identitet och inte en empirisk modell, finns ingen traditionell validering i form av c-statistik eller kalibrering. Dess "prestanda" bestäms i stället av hur väl den angivna frekvensen kompatibla donatorer stämmer med den faktiska donatorpopulationen, och av urvalsvariationen runt väntevärdet.

Urvalsvariationen kan kvantifieras med binomialfördelningen. Om man ska hitta minst $n$ kompatibla enheter med frekvensen $p$, är sannolikheten att hitta dem inom $k$ testade enheter:

$$P(X \geq n) = 1 - \sum_{i=0}^{n-1} \binom{k}{i} p^i (1-p)^{k-i}$$

Detta innebär att kalkylatorns utdata är ett medelvärde, och att den faktiska sannolikheten att hitta alla nödvändiga enheter inom det angivna antalet är lägre än 50 procent när man söker fler än en enhet. För att uppnå en konfidensnivå på 95 procent krävs i regel betydligt fler enheter än väntevärdet anger, särskilt vid låga frekvenser. Kalkylatorn anger inte denna marginal, vilket är en viktig begränsning att ha i åtanke vid tolkningen.

I en studie av fenotypmatchning mellan donatorer och patienter från olika etniska grupper varierade sannolikheten att hitta en exakt fenotypmatchning från 3 procent upp till över 80 procent beroende på antigensystem och etnicitet [1]. Detta illustrerar hur känsligt resultatet är för valet av frekvensdata. Vid matchning för flera Rh-antigen samtidigt har visats att antalet donatorer som måste rekryteras ungefär fördublas när man går från serologisk matchning (D, C, E, K) till genotypbaserad matchning, eftersom andelen donatorer med fullt kompatibla RH-alleler är betydligt lägre än andelen som är serologiskt antigennegativa [2].

Begränsningar

Instrumentet bygger på flera antaganden som inte alltid är uppfyllda:

Oberoende mellan antigen. När flera antigen krävs samtidigt förutsätter beräkningen att frekvenserna är oberoende och kan multipliceras. För antigen inom samma blodgruppssystem, särskilt Rh-systemet, är detta ofta fel. Altered RH-alleler, som är vanliga hos personer med afrikanskt ursprung, kan leda till att serologiskt antigennegativa enheter ändå inte är genetiskt kompatibla [2]. Detta gör att den verkliga andelen kompatibla donatorer kan vara lägre än den beräknade produkten av enskilda frekvenser.

Frekvensdata speglar inte den lokala donatorpoolen. Fenotypfrekvenser från textbooktabeller eller studier från andra populationer kan avvika betydligt från den faktiska sammansättningen av den egna blodcentralens donatorer. En frekvens som är hämtad från en nordamerikansk eller sydasiatisk population kan ge en missvisande låg eller hög uppskattning i en skandinavisk donatorpool.

Förväntningsvärde, inte konfidensintervall. Kalkylatorn anger det förväntade antalet enheter, vilket är det antal som i genomsnitt krävs. Vid låga frekvenser och behov av flera enheter är urvalsvariationen stor, och det faktiska antalet kan bli betydligt högre. Kalkylatorn bör därför användas som en grov uppskattning för planering, inte som en garanti för att screeningen kommer att lyckas inom det angivna antalet.

Donatorpoolens storlek. Om det förväntade antalet enheter att screena överstiger den tillgängliga donatorpoolen, är beräkningen meningslös i praktiken. I sådana fall måste andra strategier övervägas: nationella register för sällsynta donatorer, kryokonserverade enheter, eller alternativa transfusionsstrategier i samråd med behandlande kliniker [3].

Alloimmuniserade patienter med flera antikroppar. När en patient har flera alloantikroppar samtidigt, vilket är vanligt vid sickelcellsanemi och andra tillstånd med kronisk transfusionsbehandling, sjunker den kombinerade frekvensen kompatibla donatorer snabbt. I REDS-III-studien, som omfattade över 319 000 transfunderade patienter, hade 75 procent av de identifierade alloantikropparna specificitet inom Rh- eller Kell-systemen [4]. Kombinationer av antikroppar inom dessa system kan ge frekvenser under 0,1 procent, vilket gör screening vid den egna centralen orealistisk.

Svensk kontext

Svenska blodcentraler har tillgång till nationellt samarbete via GeBlod och regionala blodcentraler, men det finns inte ett etablerat nationellt register för sällsynta donatorer i samma utsträckning som i vissa andra länder. Vid behov av enheter med extremt sällsynta fenotyper kan europeiskt samarbete, särskilt via European Donor Registry, bli aktuellt. Fenotypfrekvenser för den skandinaviska donatorpopulationen publiceras av blodcentralerna och bör användas i företräde framför frekvenser från andra populationer.

Källor

1. Badjie KS m.fl. Red blood cell phenotype matching for various ethnic groups. Immunohematology 2011. PMID: 22356481
2. Chou ST m.fl. RH genotype matching for transfusion support in sickle cell disease. Blood 2018. PMID: 30026182
3. Gammon RR m.fl. Rare blood donor needed. Transfusion 2018. PMID: 29664201
4. Karafin MS m.fl. Risk factors for red blood cell alloimmunization in the Recipient Epidemiology and Donor Evaluation Study (REDS-III) database. British Journal of Haematology 2018. PMID: 29675950