椎間盤源性下腰痛

椎間盤源性下腰痛的發病機制及診斷和治療

劉延青北京天壇醫院疼痛中心椎間盤疾病是下腰痛的主要根源常見病變有:椎間盤突出椎間盤破裂、椎間盤吸收椎間盤退變、失穩椎管狹窄椎間盤突出癥和椎管狹窄的診斷和治療已被廣泛研究，因此長期以來椎間盤突出被看作是椎間盤疾病導致疼痛的先決條件。近年來，許多學者對間盤退變或損傷前后的神經解剖、生物化學、生物力學進行了深入研究，人們逐漸認識到在沒有間盤突出的情況下，發生于間盤內部的病變也能引起下腰痛—稱之為椎間盤源性下腰痛。

椎間盤結構損傷的病理變化

纖維環內裂和／或炎性反應(椎間盤炎),這些病理變化稱為椎間盤內紊亂(IDD),分為原發性或繼發性,大約40％的慢性下腰痛病人存在IDD。一、椎間盤退變的病因

及發病機制

下腰痛是影響人類健康的一種常見病,而椎間盤的退行性改變及其繼發的病理改變是引起下腰痛的最常見原因。了解椎間盤的退行性改變對正確了解下腰痛至關重要，為此國內外學者對椎間盤退變的病因及發病機制進行了廣泛的探討。

椎間盤退行性改變的病因1.年齡與椎間盤退行性改變的關系

所有的椎間盤隨著年齡的增長會出現組織衰老的改變但不是所有的椎間盤會發生退變組織的衰老是隨著年齡增長出現改變的積累，椎間盤衰老通常僅表現為形態解剖學的變化。而椎間盤的退變是隨著細胞和組織大分子物質退行性的病理改變而出現的整個或部分椎間盤組織物理和化學特性的進行性變化。過去人們基于對人類和動物實驗觀察認為椎間盤退變的高危因素主要與年齡有關而現在認為退變引起既不依賴于年齡、又不完全依賴于環境因素的較為嚴重的病理變化，最終表現為功能的破壞和受限，引起一系列臨床癥狀。通過對人流行病學的研究發現:

①從青春期到中年后期，椎間盤退變的發生率與年齡之間呈直線關系。②老年退行性變化幾乎到達“飽和”狀態，特別是癥狀性椎間盤退變的發生率與年齡的關系呈現一個倒“U”形分布，即癥狀性椎間盤退變的高發生率在中年。③不同脊柱節段癥狀性椎間盤退變發生率不同。

Kirkaldy等通過臨床觀察和解剖分析提出了脊柱退變理論，他們把脊柱的退變過程分為三個階段：第一階段為功能障礙期，發生在15－45歲之間，特點是椎間盤纖維環的周緣性和放射狀撕裂以及小關節的局限性滑膜炎。第二階段為不穩定期，發生在35－60歲的病人，特點為椎間盤內部撕裂、進行性吸收、小關節退變并伴有關節囊松弛、半脫位和關節面的破壞。第三階段為穩定期，發生在60歲以上的病人，特點為椎間盤周圍和小關節內骨贅的進行性增生，從而導致節段性僵硬或明顯的強直。Barrie等認為椎間盤退變的啟動與年齡無直接的關系,更可能是時間依賴性的,即無論在任何年齡階段,在外界多種因素的綜合作用下,當刺激達到引起椎間盤退變的“閾值”時,即可引起不可逆的椎間盤退變過程。2.遺傳因素與椎間盤退變的關系

遺傳因素在椎間盤退變的發病中具有很重要的作用，有學者觀察到某些狗的物種很早即可自發地發生椎間盤退變和突出，而其他物種椎間盤退變出現很晚。

研究發現人類雙胞胎中脊柱僵硬和退變的發生部位及病變程度有很大的相似性，顯示這些相似性是由遺傳因素所決定的。應用MRI技術對20對雙胞胎椎間盤的變化進行觀察發現，在信號強度、椎間盤狹窄程度、椎間盤突出以及終板的變化方面腰椎間盤退變在20對雙胞胎之間表現出高度的一致性，這種高度的一致性難以單純用年齡因素來解釋。遺傳因素在椎間盤退變中究竟會發揮多大的作用以及作用的確切機制目前仍不清楚，但一點可以確定即椎間盤退變在病因學上很少是由單純的遺傳因素或環境因素引起的，而是受到遺傳因素影響的脊柱的結構和形狀最終影響了脊柱的生物力學特性，使得椎間盤更易于受到環境因素的作用。椎間盤的結構和生物化學成分的合成和降解也受到遺傳因素的影響，在一定程度上加速了椎間盤的退變。

胚胎發育期間一些影響椎間盤發育的基因缺陷可產生較正常相對大或小的椎間盤，這些椎間盤的功能可能是正常的，但在一些不利的環境條件下更易發生椎間盤的退變。3.營養因素與椎間盤退變的關系

營養不足被認為是造成椎間盤退變的基本因素，其他因素對椎間盤退變的影響最終通過營養的缺乏而實現。大約18～20歲人類椎間盤的血管開始逐漸消失，此時可能出現椎間盤退變的征象。Kauppila

等研究發現腰動脈狹窄與下腰痛和椎間盤變性有關,表明退變與營養因素有固定關系。營養與椎間盤退變的關系在動物模型中得以證實，經椎體途徑破壞終板后可觀察到與人類椎間盤退變相似的變化。

在雙下肢動物的實驗研究中發現直立的姿勢誘發了動物椎間盤髓核的嚴重變性,變性的原因是由于在椎間盤和椎體之間鈣化層的增厚，影響了終板正常營養轉運的路線，最終導致椎間盤發生了退行性的改變。對周圍血管網產生不利影響的內、外在因素都是引起椎間盤營養不足并導致椎間盤退變的潛在原因，如運動、局部的固定制動、振動、吸煙及特殊藥物的應用等。實驗結果表明：一些情況下運動有助于椎間盤營養的改善；而高強度的運動可能是有害的。制動固定也可對椎間盤產生不利的影響，脊柱運動節段的融合固定改變了脊柱機械力學特性，影響了融合的及相鄰近的椎間盤，構成這些椎間盤的溶質分子的濃度、分子合成代謝在固定后的短時間內受到一定程度的影響，椎間盤的代謝活動在融合后降低與因營養改變所致大量的細胞死亡有關。在融合節段的椎間盤內有明顯的乳酸濃度的增加和低氧張力，可能是由于融合段椎間盤內部代謝轉運的路線被關閉致代謝產物聚集，乳酸清除率降低所致。脊柱和椎間盤系統高負荷的作用，如振動會對椎間盤結構內部的細胞及大分子物質產生不利影響。動物實驗研究了低頻率的振動與營養的關系，在全麻下，動物被垂直位置于振動平臺上，使用5Hz的振動頻率，結果表明椎間盤內部的氧張力和細胞的活性明顯降低，隨著時間的延長，髓核內硫酸鹽的攝取率、水含量及椎間盤的高度顯著降低。一些因素是導致血管阻塞和閉鎖并隨即影響血供的潛在因素,如吸煙。在一實驗研究中,動物暴露于香煙煙霧中從20min～3h,結果表明血管血流量減少,大量毛細血管收縮。暴露20min～3h后溶質轉運明顯減少,代謝產物清除率降低,最終致廢物在椎間盤內部聚集。以上影響營養的各種因素導致椎間盤營養的缺陷和細胞營養不良以至死亡,從而引起椎間盤一些繼發的改變。4.外傷因素與椎間盤退變的關系

動物實驗研究及臨床觀察發現,外傷力學因素在椎間盤退變和損害中有重要的作用,大多數損傷或退變動物模型的建立基于此。Adams等發現當脊柱屈曲椎間盤被壓成楔形時可引起椎間盤突出變性。研究表明縱向壓力和屈曲角度足夠大時可立即導致椎間盤的破裂,反復輕微的損傷可逐漸導致椎間盤特別是髓核的退變最終致纖維環破裂,髓核突出。脊柱的應力改變是

椎間盤退變的主要因素之一有學者應用雙下肢鼠的模型研究了應力對脊柱的作用效果，應力異常的改變最終加速了髓核的退變、纖維環變得薄弱及髓核內基質合成發生變化。椎間盤退變在節段間存在的差異也提示生物力學因素的所用。外傷力學因素引起退變的機制可能最終通過引起椎間盤營養的改變所致。但在此方面仍有爭議。Naylor認為損傷因素不是退變的主要原因，只不過是一種輔助因素。他觀察到70%～80%的椎間盤突出病人無外傷病史。5.其他因素對椎間盤退變的影響

糖尿病病人椎間盤變性與年齡相當的對照組相比有較高的發生率，在糖尿病沙鼠和中國大田鼠中也可觀察到同樣的變化。這些動物椎間盤退變的高發生率可能與營養不良或某些激素直接的作用有關。糖尿病是常見的內分泌性疾病之一,糖尿病動物椎間盤退變的發生率較高,其作用的確切機制目前仍不十分清楚。有人觀察到在退變突出的椎間盤組織內可以發現一些在正常椎間盤內很少出現的物質,從而認識到細胞因子可能在椎間盤退變的發病機制中發揮很重要的作用。另外種族、性別、體格、飲食及脊柱畸形等也是影響椎間盤退變的因素。椎間盤退變的發病機制

目前研究表明髓核在維持椎間盤的正常功能中發揮關鍵性的作用，在沒有出現髓核結構破壞的情況下很少發生纖維環的破裂，當髓核喪失了它固有的彈性后，椎間盤的載荷能力也相應降低，在輕微外界損傷因素的作用下即可引起椎間盤結構破壞。椎間盤髓核退變是在一定的具有遺傳易感性的人群中，各種環境因素綜合作用的結果觸發了引起退變的“閾值”時，即可通過以下機制產生時間依賴性的不可逆的椎間盤退變過程。1.細胞營養的減少椎間盤內細胞和基質成分的變化與營養的改變密切相關，椎間盤內細胞的生存依賴于彌散到椎間盤基質中來自纖維環外層和椎體內部血管的營養。正常組織的老化及一些損傷營養的因素影響了椎間盤營養的供應和代謝產物的排出。同時椎間盤外周血供的減少，降解的基質大分子的聚集以及椎間盤內部水含量的降低，影響了營養物質通過基質的彌散，進一步損害了細胞的營養。椎間盤內的低氧張力、乳酸清除率的下降及pH值降低使得細胞營養進一步下降，進而損害了細胞代謝和生物合成的功能，導致細胞死亡。2.生存細胞數量的減少年齡的增長、椎間盤中心營養區及pH值的降低對盤內細胞產生不利的影響,生存細胞數量逐漸減少。3.細胞的衰老正常情況下盡管無營養的改變,許多正常分化的細胞隨著年齡的增長逐漸變得老化,失去了復制合成DNA的能力,其他合成功能也會相應下降。實驗研究顯示,以上變化可能與基因表達的改變有關,轉錄因子、結合特異DNA序列的蛋白以及基因的直接表達控制著這些與年齡有關的變化。4.聚集蛋白多糖丟失和蛋白多糖濃度下降使得椎間盤保持水的能力降低，膠原含量增加和非膠原蛋白聚集，椎間盤纖維化而變得僵硬，椎間盤高度不能維持正常，分布負荷能力下降。5.基質蛋白的改變椎間盤組織隨著年齡增長逐漸失去其固有的彈性和強度，彈性和強度的喪失可能是由于彈性蛋白、蛋白多糖，特別是膠原成分合成后的變化所致。另外，糖基化的產物也能刺激細胞包括軟骨細胞釋放細胞因子和蛋白酶而引起椎間盤的退變。7.降解的基質大分子物質的聚集隨著年齡的增長，降解的大分子物質的聚集可改變椎間盤的生物力學特性以及營養物質和代謝產物通過基質的彌散能力，盤內降解產物的增加可抑制細胞合成新的分子的能力，同時也影響了新合成的分子的組裝，例如透明質酸的聚集可干擾蛋白多糖聚合體的組裝。降解產物的聚集最常見于缺乏血供的椎間盤組織。8.基質疲勞性衰退正常情況下椎間盤負重變形后具有恢復正常形狀的能力,直立時椎間盤內部的水分被驅逐出椎間盤的基質使得椎間盤的高度降低。臥位時,水分重新回到椎間盤內而恢復椎間盤的形狀和容量,反復的變形可導致基質發生疲勞性的衰退。

基質疲勞性衰退主要表現為裂隙、碎裂、黏液樣變性

基質大分子的變化蛋白多糖的分解膠原纖維的斷裂其他基質大分子物質的變化椎間盤的細胞更多的暴露于外界負荷之下,

損害細胞的功能。如果椎間盤的變化不能使得組織從變形的形態中恢復過來,本已疲勞的椎間盤更易受損。椎間盤內蛋白多糖和水分的丟失增加了膠原網的負荷。膠原的變化、水含量的降低及基質降解產物的聚集使得膠原網更易受損,細胞營養下降、活細胞數量減少、細胞自然的凋亡及基質成分的改變進而損害了細胞修復的能力。9、退變椎間盤中PLA2活性升高

Saal等〔7〕測定了5例病人手術切除的突出椎間盤組織中PLA2活性，首先發現PLA2活性異常升高，說明椎間盤組織中確實有PLA2化學炎癥介質的存在，并認為退變椎間盤中PLA2可能起炎癥反應之啟動作用。在人體內PLA2受到內源性抑制物和促進物如PLA2激活蛋白的調控，一旦這種平衡被破壞，便可激活它。椎間盤內PLA2的激活可能與退變有關。椎間盤退變的病理生理學和下腰痛綜合征之間有明顯的相關性。Kang等相繼報告，突出的頸、腰椎間盤組織與正常椎間盤相比，自發產生更多的金屬蛋白酶（MMPs）、一氧化氮(NO)、白介素-6(IL-6)和前列腺素E2(PGE2)，基于這些化學因子在關節軟骨中的生化效應，從而推測它們在椎間盤的糖蛋白凈丟失或退變的其它方面起重要作用。退變椎間盤生化平衡的失調，是椎間盤力學結構缺陷的原因和結果。變化的椎間盤細胞合成能力最終不能平衡椎間盤內降解酶激活引起的基質分解，使其不能適應椎間盤的這一物理變化要求，導致髓核內pH，糖蛋白的聚集性、大小、種類、電荷密度，水含量以及膠原的種類和交聯程度等在這種理化環境中發生變化。在退變椎間盤中PLA2活性和數量是這種平衡改變了的一部分。這種潛在的炎癥酶的抑制和調節障礙可能在椎間盤退變的啟動和維持中起重要作用。PLA2聚集在椎間盤內是老化和退變的結果，而上述每一個進展性生化改變，在理論上促進椎間盤內PLA2的激活。二、椎間盤源性下腰痛的發病機制目前有關盤源性下腰痛發病機制的研究頗多，其機制十分復雜，但尚不完全清楚。隨著對下腰部的神經支配的研究以及對其與炎性介質及其抑制劑的關系的進一步認識，將為盤源性下腰痛的預防和治療提供新的方法和途徑。1.椎間盤內神經的分布明確椎間盤內神經的分布是理解盤源性下腰痛的基礎椎間盤的神經纖維研究表明，髓核、軟骨板以及纖維環的深層沒有神經纖維支配神經末梢僅分布于椎間盤前、后縱韌帶及表淺纖維環Luschka發現竇椎神經被認為是腰椎神經支配的里程碑。后來的學者發現竇椎神經發自脊神經節遠側的脊神經前部，轉向中間與來自交感支的交感神經匯合，然后穿椎間孔進入椎管，到脊神經節的腹側，并發出分支，支配硬膜囊的腹側、血管、后縱韌帶和環狀纖維。最近研究發現，病變椎間盤外層纖維環中，神經纖維的密度明顯高于正常椎間盤，并且80％的病變椎間盤內層纖維環有神經分布。Coppes等的免疫細胞化學研究發現正常人椎間盤SP免疫反應性神經纖維存在于纖維環的表層，而在退變椎間盤的纖維環深層和髓核組織中也出現了傷害感受性神經纖維SP陽性神經纖維。因此人們認為，在正常椎間盤神經末梢只分布在外層環狀纖維，但在變性的椎間盤中，神經纖維可隨著肉芽組織深入到椎間盤深層。由于分布在椎間盤的神經末梢大部分是無髓纖維，因此易感受間質變化而引起疼痛。2.椎間盤內化學物質的刺激近年來許多研究表明，椎間盤退變或損傷過程中可產生大量炎癥介質或退變產物，這些化學物質對敏感神經纖維的刺激可能起著更為重要的作用。這些炎性介質和化學物質主要包括一氧化氮（NO）、白介素－1（IL－1）、腫瘤壞死因子（TNF）、磷脂酶A2（PLA2）、血管活性多肽（VIP）、降鈣素基因相關肽（CGRP）、P物質等。這些介質和因子在椎間盤退變及其繼發疾病的發生機制中起重要作用。它們可能使蛋白多糖的合成減少，促進基質降解，從而促進椎間盤退變。多項研究發現，傷害性神經纖維SP、VIP和降鈣素基因相關肽存在于動物和人的纖維環外層。在前、后縱韌帶和纖維環最表層有游離的神經末梢。當上述這些致痛物質與其相應的神經末梢接觸后可引起神經支配范圍的疼痛，也可使神經組織處于超敏狀態，在外來輕微刺激下即可引起疼痛。3.椎間盤后纖維環裂隙的出現Crock等認為，腰椎間盤髓核變性致纖維環應力分布失去平衡和內層纖維環撕裂是腰椎間盤內紊亂的病理學基礎。當內層纖維環破裂后，纖維環內層的竇椎神經分支易受到來自于髓核的機械和化學因素的刺激，出現椎間盤源性下腰痛。亦有學者提出纖維環裂隙的出現通常伴隨著肉芽組織的侵入及炎性細胞的滲出，在椎間盤的后方形成自髓核到纖維環外層的伴有裂隙的炎性肉芽組織條帶區，隨著肉芽組織的長入，產生與愈合和生長有關的一些生長因子，在這些因子的作用下，椎間盤發生退變，從而引起下腰痛。4.椎間盤內機械壓力的變化以往學者普遍認為機械壓迫是產生下腰痛的直接原因。國外學者通過對無退變椎間盤標本模擬造成椎間盤內壓力變化發現發生了顯著的終板離心性偏離，從而認為終板本身或骨內壓的增加可能是疼痛來源。相關動物實驗也證實間盤內注射造影劑可引起背神經節內SP及VIP的增多而致痛。從而認為機械壓力可將椎間盤內的炎性介質通過終板泵入鄰近椎體刺激相應敏感神經纖維而引起疼痛。隨著臨床經驗的不斷豐富，化學機制的作用越來越引起人們的關注。目前認為，由于退變的椎間盤內炎性介質的含量非常高，在炎性介質的作用下，竇椎神經末端的傷害感受器處于超敏狀態，從而對機械壓力的痛閾下降，在輕微的機械壓力刺激下，也可產生神經沖動。三、椎間盤源性下腰痛的分類椎間盤源性下腰痛

通常分為以下幾種類型：

椎間盤內紊亂；退行性椎間盤疾病；腰椎節段性不穩定。其產生機制有兩種：力學機制：機械性作用化學機制：炎性介質和細胞因子作用Crock通過對突出椎間盤的形態學研究，提出椎間盤內部結構的紊亂可能引起下腰痛。后來的學者進一步提出，下腰痛的病因是由于椎間盤內部結構髓核的紊亂和纖維環裂隙的出現。四、椎間盤源性下腰痛診斷

椎間盤源性下腰痛

在臨床上是極為常見的多發病，是椎間盤內各種疾病（如退變、終板損傷等）刺激椎間盤內疼痛感受器引起的功能喪失性下腰痛，不伴根性癥狀，無神經節或節段過度活動的放射學證據，可描述為化學介導的椎間盤源性疼痛。

其臨床表現往往差異很大，只有綜合臨床表現，MRI，間盤造影并排除其它己知的導致慢性下腰痛的病因時才可診斷椎間盤源性下腰痛。臨床特點（一）最主要臨床特點是坐的耐受性下降，疼痛常在坐位時加劇，病人通常只能坐20分鐘左右，必須起立或行走以減輕疼痛。其原因是坐位，尤其是坐位前傾時椎間盤內壓力最高。臨床特點（二）疼痛主要位于下腰部，有時也可以向下肢放射，65％伴有下肢膝以下的疼痛，可為單側。最常見的加重因素是勞累后，坐位疼痛癥狀重于站立或行走。影像學特點（一）X線表現：常規X線檢查多呈陰性，有時可見椎間隙稍狹窄，骨贅形成或椎間失穩。

影像學特點（二）MRI：纖維環后方的高信號區及椎間盤顯示低信號，被認為是IDD的敏感表現。但不能作為診斷纖環撕裂和椎間盤源性疼痛的黃金標準。因有10％～20％的椎間盤撕裂患者MRI可以正常。MRI的T2加權像在病變椎間盤均顯示低信號改變(椎間盤變黑)。椎間盤造影椎間盤造影是目前診斷椎間盤源性疼痛的最可靠手段。椎間盤造影陽性：在椎間盤造影時誘發、復制下腰部疼痛，并且椎間盤造影顯示纖維環撕裂。但椎間盤造影的價值仍存在很大爭議。椎間盤內造影劑的形態（一）正常的椎間盤內造影劑分布可呈棉球形，雙極形，或長方形，造影劑應限于髓核之內。髓核內造影劑形態不規則，密度不均勻，邊緣毛糙，占據整個或大部分椎間隙。常見的椎間盤撕裂形狀有放射形，同心圓形，及橫貫形等。椎間盤內造影劑的形態（二）髓核容積(含納造影劑量)增大，注入造影劑超過2ml。纖維環破裂時造影劑外溢，沿后縱韌帶往下流。在低壓力和小劑量的情況下復制與平時同樣的疼痛尤其重要。椎間盤內造影劑的形態（三）在病人主訴疼痛的同時，通常可見纖維環撕裂或造影劑外漏，如果僅有纖維環撕裂或造影劑外漏，病人沒有主訴疼痛，說明該椎間盤與病人的疼痛可能無關。診斷標準目前尚無診斷的金標準，一般認為必須滿足下列條件：

(1)有或無外傷史，下腰痛癥狀反復發作，持續時間>6個月

(2)有上述典型臨床表現

(3)間盤造影陽性或MR表現典型的單節段間盤低信號、纖維環后部出現高信號區。

椎間盤源性下腰痛的誘發因素（一）據國外流行病學最近研究報道：吸煙、高血壓和冠心病都是發生下腰痛的危險因素，其原因與動脈粥樣硬化或動脈栓塞有關。以上誘發下腰痛的危險因素同時都伴有高膽固醇血癥。椎間盤源性下腰痛的誘發因素（二）這些發現支持這一假說——即動脈粥樣硬化是引起下腰痛和椎間盤退行性病變的一個原因。其發病機制可能是椎間盤和小關節周圍血管結構受損而引起下腰痛的發生。五、椎間盤源性下腰痛的治療椎間盤源性下腰痛的治療（一）

非手術治療

椎間盤源性下腰痛非手術治療的基本原則:(1)改變活動量

(2)非甾體類消炎藥

(3)類固醇藥物病灶注射

(4)功能鍛煉

(5)非手術治療應最少持續6-8周椎間盤源性下腰痛的治療（二）

手術和微創介入治療

傳統的椎間盤摘除術盤外膠原酶溶解術激光間盤消融術經皮間盤切吸術

均不適用椎間盤源性下腰痛的病人椎間盤源性下腰痛的髓核成形術射頻髓核成形術(Coblation)；椎間盤內電熱凝髓核消融、纖維環成形術

(Intradiscal

electrothermal

annuloplasty／nucleoplasty，IDET)IDET療效隨訪及并發癥報道據Joelsaal和Jeffsaal報道：

應用IDET一年隨訪，總有效率接近70%-80%。并發癥非常少，椎間隙感染和神經損傷并發癥低于1%，沒有嚴重并發癥發生。要注意，多節段椎間盤退變和椎間盤狹窄的患者療效可能不滿意。六、臭氧髓核溶解術治療椎間盤源性下腰痛最近有人推薦臭氧髓核溶解術用于治療椎間盤源性下腰痛其治療機制主要是臭氧可滅活間盤內炎性介質，緩解對痛性細小神經的刺激達到治療目的，國內報道總有效率可達76.6-81%。臭氧是已知可利用的最強的氧化劑之一。不少文獻報道適當濃度的臭氧在人體內產生的反應性氧化產物，可作為生理激活因子，引起多種生理反應：如刺激多種細胞因子產生、促進細胞間信息傳遞、介質合成、改善細胞供氧和代謝等。

臭氧可用于治療某些疾病，如：急性傷口清創促進燒傷創面愈合腦缺血性疾病等近年應用臭氧治療椎間盤病變也取得較好的療效。

（一）治療原理目前對臭氧治療腰椎間盤病變的機制尚不十分明確，根據動物及臨床實驗推測有以下幾個方面：

1．氧化蛋白多糖

此為臭氧治療腰椎間盤病變的主要機制。正常髓核由蛋白多糖、膠原纖維網和髓核細胞構成。蛋白多糖是髓核最主要的大分子結構之一，可吸收電荷至髓核基質內，使髓核基質產生高滲透壓，是髓核水分高達85％的主要因素。

臭氧氣體注入髓核后，可直接氧化蛋白多糖復合體；同時臭氧與髓核基質內的水分結合，生成活性氧（reactiveoxygenspecies，ROS)，可破壞蛋白多糖復合物中氨基酸。蛋白多糖被破壞后，失去固定電荷密度的特性，髓核基質滲透壓下降最終導致水分丟失。俞志堅等動物實驗的病理結果顯示臭氧對正常髓核造成影響的最終結果為水分減少，從而致使髓核體積和壓力變小。

明顯的證據是：大體標本可觀察到髓核失去彈性、色澤改變和干涸，切開椎間盤時髓核不會外膨。電鏡下髓核基質內的大泡樣結構消失。

2．

破壞髓核細胞

實驗證明將離體紅細胞和其他人體細胞懸浮于生理鹽水中并接觸臭氧，細胞膜及細胞內的酶被氧化而失去功能；臭氧能破壞細胞膜的不飽和脂肪酸、膽固醇和其他功能蛋白基團，從而改變細胞膜的通透性。另外，臭氧還能引起細胞核內染色體的改變，造成細胞死亡。

動物實驗也證實了臭氧注入髓核組織后，早期就能使髓核細胞出現變性，隨后細胞壞死溶解；髓核細胞受到損害，必然造成蛋白多糖合成及分泌減少。以上兩者共同作用的結果使萎縮的髓核不能恢復。從大體標本看，髓核接受二次臭氧注射動物的效果較1次好，可能提示在臨床治療中二次注射可以取得較完全的效果，但未經臨床證實。在動物實驗中還觀察到，臭氧使髓核固縮是個較緩慢的過程，可能與髓核組織沒有血管供應，髓核內多余水分必須緩慢滲出有關，此過程至少需1周以上,1個月左右有較好的效果。

3．抗炎作用

有學者利用氧治療關節炎癥，不僅能迅速地止痛，而且在減少組織充血、促進水腫消散、降低局部溫度和增加關節運動方面效果顯著。

實驗研究顯示臭氧是通過：①刺激抗氧化酶的過度表達以中和炎癥反應中過量的反應性氧化產物；②刺激拮抗炎癥反應的細胞因子和(或)免疫抑制細胞因子(如IL-10，TGF-β1)釋放，從而達到抗炎作用。

4．鎮痛作用

實驗研究發現：腰椎小關節突、椎間盤表面和鄰近韌帶附著點處廣泛分布細小神經纖維及神經末梢受體；神經受體被局部感受到的壓力和牽拉等機械刺激激活，或者被炎癥因子和突出髓核所釋放的化學物質(如P物質或磷脂酶A2等)激活后，敏感性提高，引起反射性的肌肉痙攣而導致下腰痛或(和)坐骨神經痛。因而，臭氧使髓核萎縮，降低神經根壓力，減輕炎癥反應均可能是其鎮痛作用的主要環節。（二）毒、副作用

臭氧具有很強的氧化作用，并可瞬間完成氧化作用，且沒有永久性殘留。臭氧能嚴重損害髓核內結構及終板，但對神經根，脊髓和腰大肌損傷影響較小。有實驗證明，只有當臭氧濃度超過70--80ug/ml才會對血液細胞產生有意義的損傷作用。另外，國外利用臭氧治療腰肌勞損，直按將臭氧注入腰大肌內，至今沒有造成明顯損害的報道。

（三）治療方法和臨床療效

治療在嚴格的無菌操作下進行，一般均采用后外側徑路即穿刺針經“安全三角”進入病變椎間盤，穿刺針尖置于椎間盤的中心或中后1／3交界處。所使用穿刺針口徑18-23G，臭氧濃度為20—50ug/ml，經穿刺針緩慢注入椎間盤內。

之后，在透視監視下將穿刺針退至椎間孔附近，再注入一部分醫用臭氧至椎旁間隙內。椎間盤內氣體注射量可根據患者的耐受程度調整，一般2—15ml，椎旁間隙內約10-15ml。術后給予抗生素3d以預防感染。少部分患者術后1—2周會出現癥狀“反跳”，可使用止痛劑對癥處理。國外資料統計醫用臭氧治療腰椎間盤病變的有效率在66％-86％

。

附表

國外應用醫用臭氧治療腰椎間盤病變的有效率

作者

病例（例）

隨訪（月）

有效率（%）Muto93678D’ErmeM>10