已被多国警告，植入这种器械后，他体内的潜在致癌物超标 100 倍

钴的合金很硬。 

「推销它的人声称这种材质尤其适合运动活跃的人，所以我选择了这种材质的人工关节做了置换术。」医生史蒂夫是一名骑行爱好者，术后六周，他就参加了一场 200 英里的骑行公路赛，毫无困难。 

然而，手术一年半后，史蒂夫开始出现一系列奇怪的症状，他的非惯用手开始出现颤抖、耳鸣、经常一遍一遍重复自己的话，精神状态越来越恶化，几近崩溃。 

身为医生的他，开始思考自己到底怎么了，他给自己抽血、做各项化验检查。 

最终，他发现自己体内的「钴」含量超标了 100 倍。

而当他致电他的人工关节生产商 Depuy 公司，咨询以往是否有类似问题时，他们的回答十分干脆明了： 「从来没有。」

巧夺天工

对人类来说，髋关节炎并不是陌生或罕见的疾病。在古代人类骨骼中，考古学家就已经发现这种疾病的存在。 

1939 年，Wiles 第一次提出了髋关节置换的概念，他选择了不锈钢作为制作人工髋关节的假体材料，带领髋关节手术走入一个新的时代。然而这种早期的尝试，受限于不够合理的设计、劣质的材料和机械故障，不久就因「不锈钢假体松动」而宣告失败。 

直到 20 世纪中叶，Charnley 首次使用聚甲基丙烯酸甲酯骨水泥这种摩擦相对较小的材质，为人工髋关节提供了持久固定的基础表面，并且使用了高密度的聚乙烯作为轴承材料，取得了超过 70% 的术后长期成功率，彻底改变了髋关节置换术。 

从此，全髋关节置换术一跃成为「20 世纪的骨科手术」。 

图源：YouTube 视频截图 

无数例成功的手术后，医疗界对这项手术所需材料也萌生更多需求。 

直到今天，按照摩擦界面材质分类，常见的人工全髋关节置换的假体选择主要是金属对金属（MoM）、金属对聚乙烯（MoP）、陶瓷对陶瓷（CoC）三类。 

这三类各有其优点，金属对聚乙烯假体比较经济，而陶瓷对陶瓷的假体相对耐磨，但如果对运动强度要求比较大的患者来说，强度更高的 MoM 假体则是更好的选择——并没有哪一种材质可以兼顾所有优点而一枝独秀。 

钴基合金是 MoM 材质中的重要一类。除被应用于髋关节置换术，其他人工关节甚至牙科的人工材料中也会广泛应用钴基合金。 

科学家使用不锈钢尝试失败之后，就将目光瞄准向其他金属。随后便发现，比起强度低还不耐磨的不锈钢，以钴-铬-钼为基础的合金，强度高、弹性模量低，还具有更好的耐磨性和耐腐蚀性。 

MoM 类全髋关节置换假体的关节面材质主要就是钴铬合金，这种材质本身的特性再加上高抛光降低表面粗糙度的技术，使得假体在磨合期后的磨损率比传统假体低 40 倍，容积磨损率降低 200 倍。此外，髋臼部分直径设计较大，使得股骨头与髋臼之间的磨损程度大大减小。 

图源：《尖端医疗真相》截图 

种种优势让钴铬合金为基础的人工髋关节拥有较好的稳定性和活动范围，一度成为最热门的髋关节置换术材料。 

但没有一种材质是完美的。 

纠纷四起

早在 2007 年，澳大利亚骨科协会就报道了 MoM 髋关节假体有较高的返修率，随后英国药品和保健产品监管机构 (MHRA) 发出警报， Depuy 公司也因为其假体周围软组织出现金属碎屑不良反应从而引发的炎性假瘤，对其相关假体进行了召回。 

自进入 21 世纪，金属材质的人工髋关节逐渐流行以来，提出问题的声音越来越多。像史蒂夫这样的就是较为典型的案例——由于金属材料在体内发生的物理化学反应，一部分合金中的金属以离子的形式不仅浸入到植入物周围的局部组织，还渗进血液进入循环遍布全身。 

2002 年以来，针对包括 Stryker 公司 和 Depuy 等公司在内的人工髋关节制造商的诉讼案件已经超过了 29,000 起，这些公司支付了超过 75 亿美元用以解决纠纷，并召回多批人工髋关节。 

图源：Drugwatch 网站截图 

只是，并非所有导致不良后果的 MoM 人工髋关节都被召回了。 

随着钴铬合金的人工关节在临床上的使用越来越多，关于不良反应的报告随之增加，像史蒂夫这样术后血液金属离子水平升高（其中以钴离子最为重要）的案例不在少数，被称之为人工关节钴中毒或人工髋关节钴毒性。 

最常见的全身表现，就是像史蒂夫一样的神经症状，还有患者发生了听力、视力的障碍甚至是丧失，此外，在神经、血液、消化、心血管、骨骼、皮肤、甲状腺等器官或系统中也有症状表现，甚至还有致死病例的报道。 

除此之外，尽管尚未证实含钴的髋关节植入物与癌症之间的关系，但目前国际癌症研究机构 (IARC) 已将植入的含钴金属归为 2B 类，即「可能对人类致癌」，而另同样也会被植入的假体释放的三价铬离子也已经被列入潜在致癌物。 

图源：世界卫生组织国际癌症研究机构致癌物清单 

可以明确的是，曾经针对钴加工工厂、钻石抛光或陶瓷染料工业等对钴金属职业暴露的研究，已经证明了对钴对心脏和肺的不良影响。 

而在近几十年广泛应用于关节置换术后，这些人造关节已经成为了钴暴露的新来源——尤其对于年轻和运动量大的患者来说，因为他们的假体可能承受着更多磨损，从而会有更多离子的释放。 

日益增加的负面报道引起了欧美卫生主管部门的警觉，出于安全考虑，尽管还不能确定这些不良反应与钴铬合金这一材质本身的关系和具体的机制，美国 FDA 还是于 2010 年召回了一批强生的 MoM 产品。 

迄今为止，对于血钴浓度与毒性症状之间的关系也还没有高质量循证证据，FDA 仅建议了对有症状的患者进行连续的金属离子监测，MHRA 的建议则把 119nmol/L 的血钴浓度（注：该数值为全血钴离子浓度而非血清）作为参考值，并要求所有 MoM 髋关节置换术后患者都需要定期检测。 

而针对「血液中钴、铬等离子浓度升高造成损伤」这一问题，目前主要还是通过去除损坏的假体以及对症处理。 

技术背后的安全命题

作为要植入人体的医疗器械，原本应比普通药品有更加严格的审查流程。 

以号称拥有世界最严格审查标准的美国 FDA 为例，其对于人工关节这类高风险医疗器械的上市审批原本应遵循 PMA 原则，即上市前需要进行大量试验，收集充足的数据进行审批。 

然而因为医疗器械更新迭代的效率，生产商抱怨每次更新都需要投入大量成本进行试验并不合理，于是说服 FDA 颁布了 510（k）审批流程，针对符合要求的二类医疗器械可以获得豁免，以人工关节为例，只要生产商们证明它们的产品与已经上市器械为同类即可通过审批。 

通过这一操作成功上市的医疗器械，已经高达 98%。这的确降低了生产商的研发成本，促进了产品的更新迭代和市场竞争，却也为后续应用埋下了隐患。 

随着不断增加的诉讼纠纷，以及专业人士对不良后果的研究报道越来越多，美国 FDA 2011 年要求对当时在美国上市的 MoM 全髋关节置换产品进行上市后监督，并于 2016 年加强了MoM 髋关节的审批程序；2017 年英国 MHRA 也更新了 MoM 髋关节置换术后患者的管理和监测建议；加拿大卫生部也曾于 2012 年发布了关于 MoM 髋关节植入假体的提醒公告。 

图源：FDA FDA 要求 MoM 髋关节置换后进行金属离子水平监测 

在临床维度， 浙江大学医学院附属第二医院关节外科蒋利锋主任告诉丁香园，「 现在髋关节手术中的磨损界面，几乎已经很少用金属对金属，大部分是陶对陶或者陶对聚乙烯。除此之外，现在的人工关节使用寿命，至少应该是二三十年以上。 」 

而由于在强度上具有优异的力学性能，含钴合金的假体仍然在市场上占有一席之地，比如黑金属头，「 另外，钴合金、钴镍钼合金等材料有利于病人骨组织和人工关节界面有效地长入 」，蒋利锋主任表示。 

也就是说，由于自有优势，在经历了高分子材料等阶段和不同时期的临床选择后，钴合金找到了「更合适的定位」，以更安全、有效的方式变成一种临床选择。 

图源：MDA 对金属对金属髋关节置换术后管理的要求更新 

如今，我国每年人工关节置换数量已经从 2008 年的每年 10 万台增长至 2020 年的每年 40 万台，并且仍在以约 25～30% 的速度增长。 

正如《尖端医疗真相》中的一句台词所说：「医疗设备比医药行业强大得多。」 

我们生活在一个高度技术化的社会，医疗技术是一份不可思议的奇迹，它突破了药物作用的限制，直接将各种材料放入人体替代原有的组织或器官，解决了很多原本近乎不能想象的问题。 

但技术进步的同时，我们依旧需要实时关注安全命题。 

致谢：本文由 浙江大学医学院附属第二医院骨科 蒋利锋、曹乐 副主任医师 专业审核

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