綜述 | 醫用臭氧臨床應用和安全性研究進展

作者：趙旭，傅志儉，山東大學附屬省立醫院疼痛科

臭氧醫學發源于十九世紀末，最早由Wolff報道臭氧應用于戰斗創傷治療，發揮抗炎殺菌作用。之后Bocci對臭氧進行了研究發現醫用臭氧具有抗炎、鎮痛和促進局部組織再生等作用。由于臭氧在臨床應用中具有操作簡單、費用低、創傷小等優勢，廣泛應用于疼痛科、婦科、口腔科以及皮膚潰瘍損傷、病毒性肝炎等，其療效確切，逐步得到臨床醫生和病人的認可。本文就醫用臭氧在臨床中的應用和安全性予以綜述，以期對臭氧的安全應用提供依據。

1.醫用臭氧理化性質

臭氧（ozone,O3）是一種不穩定氣體，淡藍色，具有特殊臭味。臭氧密度比氧氣高1.6倍，在水中溶解度是氧氣的10倍，0℃環境中100ml水中可溶解O349ml，由于O3的不穩定性不能長期儲存，因此，20℃條件下半衰期約為40分鐘。O3是一種有爭議的氣體，具有強氧化性。而眼睛和肺抗氧化能力差，因此在應用時要注意防護，避免接觸O3。

2.醫用O3作用機制

O3與機體發生氧化反應產生活性氧（reactive oxygen species,ROS）和脂質過氧化物（lipid peroxides,LOPs）。O3治療的作用機制可能是通過激活抗氧化保護系統，其中適度的氧化應激可以誘導紅系衍生核轉錄因子2-相關因子2（nuclear factor-erythroid 2-related factor 2,Nrf2），低氧誘導因子-1a（hypoxia inducible factor-1a,HIF-1a），活化T細胞核因子（nuclear factor o factivated T-cells,NFAT）和活化蛋白-1（activated protein-1，AT-1）的激活。

O3與不飽和脂肪酸作用，在無水條件下產生LOPs，有水條件下產生醛類和過氧化氫（H2O2）。因此，O3無論作用于潮濕的皮膚還是直腸黏膜，O3立即溶解于覆蓋在上皮的水中，與皮脂，粘蛋白，糞便和液膜中存在的任何其他生物分子反應，產生H2O2和LOPs。LOPs通過淋巴管和靜脈毛細血管吸收，首先達到肝臟進入大循環。

約5分鐘后O3和H2O2消耗殆盡，烯醛與白蛋白中的半胱氨酸和谷胱甘肽（glutathione,GSH）結合，生成一種穩定的加成化合物，這種烯烴加合物可進入到人體各種細胞中，激活Nrf2-ARE信號通路，提高多種抗氧化蛋白的表達。

3.醫用O3的臨床應用

（1）醫用O3的疼痛治療

我國從2000年開始引入O3治療技術。O3在疼痛治療中具有操作簡單、費用較少、創傷小等優勢。目前廣泛應用于椎間盤突出癥、骨性關節炎、軟組織疼痛及神經病理性疼痛（neuropathic pain,NP）等治療，得到了一定的認可。O3在疼痛治療中主要發揮抗炎、抗氧化以及鎮痛作用。

1）O3發揮抗炎鎮痛，氧化消融作用治療脊柱源性炎性疼痛

O3治療多種脊柱源性炎性痛，其中以治療椎間盤突出癥研究較多，效果確切，應用較廣。腰椎間盤突出癥主要由突出物壓迫神經以及突出物在椎管內刺激產生無菌性炎癥誘發疼痛。AlexandreA等研究觀察發現通過磁共振成像（MRI）評估統計顯示，約76%的正常人存在椎間盤突出而沒有任何癥狀。O3可分別對椎間盤內和椎間盤外分別發揮作用。

椎間盤內注射的O3（40μg/ml）可直接氧化蛋白多糖，同時O3與髓核基質內的水分立即發生反應生成ROS，破壞蛋白多糖和膠原蛋白Ⅰ、Ⅱ，最終髓核因滲透壓不足，水分丟失，椎間盤的容量不斷減少，髓核體積不斷縮小，甚至于溶解消失，緩解了對神經根的壓迫，減少組織淤血，從而改善周圍血液微循環，達到鎮痛、減輕水腫和抗炎的作用。在椎間盤外，O3（30μg/ml）主要通過增加氧供、抑制炎癥因子釋放和誘導抗氧化酶生成等途徑發揮抗炎和鎮痛作用。

O3治療腰椎間盤突出癥相對于其他治療方式，更加經濟安全，對于大部分病人容易接受，臨床觀察研究也逐漸深入。Yu等觀察了262例腰椎間盤突出癥病人，進行CT引導下經皮注射O3至腰椎間盤突出髓核（40μg/ml）和同側側隱窩（30μg/ml），觀察結果表明日本骨科協會評估治療（JapaneseOrthopaedic Association scores,JOA）評分和視覺模擬（visual analogue score,VAS）評分均較治療前均有明顯改善；改良Macnab療效評定結果顯示優165例，良64例，可20例，差13例，優良率87.4%。并且接受O3治療的病人沒有出現嚴重并發癥。

趙菲等體外觀察了不同濃度的O3對椎間盤髓核的影響發現，20μg/ml和40μg/ml的O3可使髓核組織一氧化氮合酶（inducible nitric oxide synthase,iNOS）和IL-6表達下降，組織培養上清液中一氧化氮（nitric oxide,NO）和IL-6水平較對照組下降。因此，推測O3治療椎間盤突出癥腰腿痛的機制與降低椎間盤內NO合成和局部炎性反應有關。

2）O3抑制炎癥因子，調節軟骨基質合成和分解代謝治療骨關節炎

骨性關節炎（osteoarthritis,OA）是一種最常見的骨關節疾病，它是由衰老、創傷、炎癥等引起的關節退行性疾病。主要病理特征為關節軟骨退行性變和消失，關節邊緣和軟骨下骨質反應性增生。其中膝骨性關節炎（knee osteoarthritis,KOA）的發病率在所有骨性關節炎中居首位，多表現為關節疼痛，多伴有腫脹，負重活動后疼痛加重。O3的關節腔注射技術作為一種微創介入方法，已廣泛應用于KOA的治療。

于彥忠等選擇180例KOA的病人，分別給予膝關節腔內注射20μg/ml、30μg/ml和40μg/ml的O320ml和玻璃酸鈉2ml，每周1次，連續5周，觀察發現30μg/ml的O3聯合玻璃酸鈉治療OA效果最佳。O3對OA的治療效果確切，但具體作用機制目前尚未明確。目前體內外實驗研究表明，低濃度的O3對OA具有抗氧化、抗炎和調節軟骨細胞代謝的作用。

樊榮等研究了O3對兔KOA的軟骨細胞的影響，實驗表明20μg/ml和40μg/ml的O3體外干預KOA軟骨細胞，細胞上清液丙二醛（malondialdehyde,MDA）、腫瘤壞死因子-α（TNF-α）和基質金屬蛋白酶-3（matrix metalloproteinase,MMP-3）水平均較模型組降低；而60μg/ml的O3對軟骨細胞有一定損傷，不僅細胞凋亡增加，MDA、TNF-α和MMP-3水平較模型組升高。由此推測O3（20、40μg/ml）抑制軟骨細胞促炎因子的釋放，提高軟骨細胞抗氧化能力，降低軟骨細胞的分解代謝，對OA軟骨細胞具有一定的保護作用；而較高濃度O3（60μg/ml）對軟骨細胞發生損傷，不利于OA的治療。

為進一步研究O3治療OA機制，姜鵬等研究了關節腔內注射不同濃度O3對OA大鼠的影響，結果表明25μg/ml和50μg/ml的O3均能提高大鼠機械痛閾，但25μg/ml的O3可改善關節軟骨表面光滑度，提高軟骨細胞的數量，降低MMP-13和β-catenin的表達，提示O3（25μg/ml）通過調節軟骨細胞代謝平衡，提高軟骨細胞活性治療OA，這種治療作用可能與O3抑制Wnt/β-catenin信號通路有關。

3）O3在軟組織疼痛治療中主要發揮抗炎作用

軟組織疼痛主要由急性損傷或慢性勞損后所引起軟組織無菌性炎癥、纖維組織增生、炎性組織粘連、變性和攣縮，從而產生疼痛，臨床以頸肩腰腿痛為最多見。O3有著良好的抗炎、鎮痛效果，在臨床常應用于軟組織疼痛的治療。馬賽等觀察了60例腰部肌筋膜炎病人，分別采用O3穴位注射和口服氯唑沙宗，結果表明在疼痛及功能的改善方面，O3注射治療優于口服氯唑沙宗。此外，O3在粘連性肩關節囊炎治療中也發揮重要作用，周有龍臨床觀察報道，60例粘連性肩關節囊炎病人接受肩關節腔及穴位注射O3治療，每周1次，4周為一個療程，一個療程結束后鎮痛有效率為96.67%，肩關節功能活動改善有效率達到88.33%，說明在粘連性肩關節囊炎的治療中O3不僅發揮抗炎鎮痛作用，在改善肩關節活動中同樣發揮作用，值得臨床推廣。

賈雅蕊等報道了O3對急性軟組織損傷的治療機制的研究，分別采用20μg/ml，40μg/ml和60μg/ml的O3局部注射治療急性軟組織損傷大鼠，檢測大鼠血漿中TNFα和IL-6水平和損傷部位的HE染色，結果表明40μg/ml臭氧注射治療能夠明顯的抑制創傷后產生的無菌性炎癥反應，促進損傷軟組織的修復。提示低濃度（30～40μg/ml）的O3通過抑制炎癥反應，促進損傷修復，緩解軟組織疼痛。

4）O3輔助治療神經病理性疼痛，減少鎮痛藥物的應用

神經病理性疼痛（neuropathic pain,NP）是指軀體感覺系統的損害或疾病導致的疼痛，分為周圍性和中樞性神經病理性疼痛。NP是一個持續的過程，病情反復，需要長期治療，嚴重影響病人生活質量。帶狀皰疹后神經痛（postherpetic neuralgia,PHN）好發于老年人，60歲以上帶狀皰疹病人PHN發生率高達50%～75%。

有臨床研究報道了采用選擇性神經根阻滯聯合局部皮內O3注射，輔以常規藥物，能夠迅速緩解疼痛，是治療帶狀皰疹后遺神經痛的有效方法。此外，O3自體血回輸結合藥物治療的方法較單純應用藥物疼痛緩解更顯著。LI臨床觀察發現，牛痘疫苗接種家兔炎癥皮膚提取物（神經妥樂平）聯合O3自體血回輸治療糖尿病周圍神經病變與常規應用改善循環、營養神經藥物、神經妥樂平及鎮痛藥物治療相比，疼痛緩解更顯著，疼痛藥物用量降低，病人生活質量顯著提高，提高治療有效率。同時，由于減少了疼痛藥物的應用，病人的惡心嘔吐、便秘及頭暈發生率明顯降低。說明神經妥樂平聯合O3自體血回輸治療糖尿病周圍神經病效果明顯，不良反應少，提高了治療的安全性。

（2）O3的其他臨床應用

O3不僅在疼痛治療中得到應用，婦科、消化內科、皮膚科等臨床科室利用O3獨特的理化性質，逐漸應用O3治療相關疾病，得到良好的治療效果。孫妞妞等臨床報道了臭氧水在輸卵管再通術中應用，其治愈率（36.7%）和有效率（86.7%）均高于應用常規消炎及防粘連藥物（24.3%，54.5%）。提示臭氧水對輸卵管及宮腔炎癥的殺菌效果顯著。

O3在治療乙肝同樣具有良好的效果，O3自血療法治療慢性乙肝病人的有效率為76.3%，高于常規治療法（44.7%）；此外，O3自血療法病人的血清膽紅素（serum bilirubin,SB）、丙氨酸氨基移酶（alanine aminotransferase,ALT）均低于常規治療法病人。O3的基礎研究也有一定進展，趙超莉等分別用O3氣浴和微波照射進行殺菌實驗，結果表明O3氣浴10分鐘時，耐甲氧西林金黃色葡萄球菌、大腸桿菌、銅綠假單胞菌的平均殺菌率為（68.51±10.48）%，微波照射組的平均殺菌率（50.65±13.28）%；O3氣浴30分鐘和60分鐘時，細菌平均殺菌率均為100%，微波照射30分鐘和60分鐘時的平均殺菌率為（84.25±6.06）%、（90.50±4.55）%，顯示了O3強大的殺菌作用。

4.醫用O3治療的安全性

O3是一種強氧化劑，具有潛在的細胞毒性，因此臨床應用時應謹慎考慮O3的濃度和機體的抗氧化能力等安全問題。Bocci提出臨床治療的O3濃度分為三類，高濃度（50～80μg/ml）、中等濃度（30～50μg/ml）和低濃度（10～30μg/ml）。目前O3的臨床應用主要采用濃度范圍30～40μg/ml，但應用時仍需考慮不同組織細胞對O3的敏感程度的差異性。對于關節腔、硬膜外腔、肌筋膜等軟組織時，30～40μg/ml的O3主要發揮消炎鎮痛作用。椎間盤內O3注射，雖然很少發生嚴重并發癥，但O3硬膜外腔注射過程中可能會誤入或滲入蛛網膜下腔，與腦脊液迅速反應，生成的物質可能對中樞神經細胞產生損傷。

最近有臨床報道硬膜外注射O3后病人出現霹靂性頭痛、椎間盤的O3注射后出現過敏性休克和嚴重敗血癥。目前臨床上推薦椎間盤內O3注射濃度為40μg/ml，發揮氧化消融效果，腰椎間盤內注射體積為6～10ml，頸椎間盤內注射體積為3～5ml。

綜上所述，O3具有操作簡單，價格便宜，易于病人接受，發揮殺菌抗炎、抗氧化、鎮痛等作用，效果確切，值得在臨床推廣應用。但同時高濃度O3對人體組織細胞具有毒性作用，產生細胞損害甚至凋亡。因此，O3治療時強調個體化綜合治療，根據病人的不同病情選擇合適的治療方案、治療劑量及濃度，以避免O3毒性作用的發生。臨床醫生應嚴格按照操作規范，減少不良反應的發生，以達到最佳治療效果。