醫(yī)用臭氧治療膝骨性關節(jié)炎的研究進展

胡宇奇 王仁偉 王北洋 焦強

膝骨性關節(jié)炎(knee osteoarthritis,KOA)由于其極高的發(fā)病率及致殘率，越來越成為影響老年人生活質(zhì)量的因素之一[1，2]針對早期KOA患者常采用非手術治療，包括藥物及關節(jié)腔注射等，關節(jié)腔注射以透明質(zhì)酸鈉(HA)、臭氧、富含血小板的血漿(platelet-rich plasma,PRP)等多見[3,4]。隨著近年實驗研究及臨床應用，醫(yī)用臭氧注射依靠操作簡便、費用較低、效果較好的特點，在臨床治療中醫(yī)用臭氧注射及合并其他藥物治療KOA的方法得到越來越多的應用[5]。本文對近年醫(yī)用臭氧在動物試驗及在臨床應用中的研究進展進行綜述。

1 骨關節(jié)炎現(xiàn)狀

在當今社會,越來越多的人受到KOA的影響[6]。研究顯示，全球超過5億人的生活受到骨關節(jié)炎的影響[7]。骨關節(jié)炎可累及膝、髖、腕、肘等關節(jié)，以膝關節(jié)多見[8]，可引起患者關節(jié)疼痛，以及限制關節(jié)活動，從而在一定程度上影響人們的生活質(zhì)量[6-8]。骨關節(jié)炎是一種累及全關節(jié)的疾病，包括關節(jié)囊、滑膜、韌帶、關節(jié)軟骨、軟骨下骨及周圍肌肉。發(fā)病特點以關節(jié)軟骨破壞、骨重建及滑膜炎多見[6]。有研究表明，骨關節(jié)炎發(fā)病常與白介素-1(IL-1)、白介素-6(IL-6)、腫瘤壞死因子有關[9]。流行病學研究顯示，骨關節(jié)炎的發(fā)病危險因素有很多，如隨著年齡增長，關節(jié)結構發(fā)生生物學變化；肥胖的程度，常與膝關節(jié)炎的發(fā)病有關；先天發(fā)育不良，常與髖關節(jié)炎有關；繁重的工作，如高強度負重、經(jīng)常地彎曲及跪地，常會引起骨關節(jié)炎[6-9]。無論何種方式引起的骨關節(jié)炎，若不采取重視，最終可致殘。根據(jù)骨關節(jié)炎不同的嚴重程度，現(xiàn)階段有許多治療方式[10]：(1)保守治療：①合理鍛煉，肥胖患者可通過鍛煉達到減肥目的，從而減輕骨關節(jié)炎的癥狀[10]。②藥物治療，常見的藥物包括氨基酸葡萄糖，非甾體類抗炎藥等，緩解早期骨關節(jié)炎有一定程度的效果[10]。(2)關節(jié)腔注射治療[4]：常用藥物包括透明質(zhì)酸鈉、醫(yī)用臭氧等，在緩解疼痛癥狀方面有顯著效果。(3)手術治療：①關節(jié)鏡治療，但研究表明，骨關節(jié)炎關節(jié)鏡治療的療效存在爭議[11]。②關節(jié)置換術，關節(jié)置換術作為一項成熟的手術方式，通過應用各種人工關節(jié)假體，在治療較嚴重的骨關節(jié)炎中有不錯的效果，術后大部分患者生活質(zhì)量得到改善[12]。

2 臭氧療法的發(fā)展概述

1839年，德國科學家Schoenbein報告了其在電解稀硫酸中產(chǎn)生大量帶有刺激性氣味氣體，并在1840年對該氣體命名為臭氧[13]。在第一次世界大戰(zhàn)中，醫(yī)生對厭氧菌感染導致氣性壞疽的患者采用臭氧治療。1932年，瑞士牙醫(yī)E.A.Fisch采用臭氧治療壞疽性皮炎[14]。1936年，法國醫(yī)生 P.Aubourg采用臭氧注入療法治療慢性結腸炎，并取得了不錯的療效。之后物理學家 Joachim Hansler發(fā)明了第一個醫(yī)用臭氧發(fā)生器[13,14]，臭氧治療得到了更廣泛的應用。但隨著對臭氧更多的認識與研究，許多研究表明，臭氧具有強氧化性及生物毒性，許多人認為臭氧是一種有害氣體[15]。Paracelsus提出，所有事物都是帶有毒性的，但是可以通過控制劑量來消除它的毒性[16]。在缺血性疾病中，臭氧可用于治療動脈粥樣硬化及糖尿病等引起的肢體缺血，治療后患者癥狀得到明顯改善,避免采取截肢等治療[17]。在骨科疾病中，腰椎間盤突出的治療中應用臭氧注射，能顯著改善患者的預后[18]；KOA患者接受關節(jié)腔臭氧注射治療，可避免進行手術治療而可能產(chǎn)生的并發(fā)癥，且治療后生活質(zhì)量得到明顯提高[19]。

3 醫(yī)用臭氧的動物實驗

Xu等[20]將雌性大鼠分為3組：右膝關節(jié)注射50 μl 0.9%氯化鈉溶液的假手術組，右膝關節(jié)注射碘乙酸單碘酯(monoiodoacetate，MIA)50 μl構建OA模型的MIA組，右膝關節(jié)注射MIA后注射0.5 ml臭氧(30 μg/ml)的MIA+O3組。于注射MIA前、注射后測定足撤退潛伏期(PWL)和機械撤退閾(MWT)。在注射MIA后MWT及PWL呈下降趨勢，7 d后MIA+O3組的MWT顯著升高。MIA+O3組相對于MIA組IL-6及TNF-α濃度降低，認為臭氧通過抑制IL-6及TNF-α的表達，對于關節(jié)軟骨變性有抑制作用[20]。Yilmaz等[21]認為全身應用臭氧治療相對于高壓氧治療有著更好的療效，臭氧在一定程度上能預防KOA的發(fā)生。

在臭氧合并其他治療KOA的動物實驗中，臭氧同樣有著較好的效果。Huang等[22]采用富含血小板血漿(PRP)聯(lián)合臭氧治療方法，結果表明經(jīng)過PRP聯(lián)合臭氧治療，軟骨MMP-1表達明顯降低，Ⅱ型膠原蛋白表達升高，PRP聯(lián)合臭氧有利于恢復炎性細胞外基質(zhì)的合成與分解穩(wěn)態(tài)，預防軟骨的破壞，改善負重不對稱，減少KOA的發(fā)生[22]。

4 醫(yī)用臭氧的臨床應用

4.1 單獨使用臭氧對于KOA的治療 Raeissadat等[23]進行了一項隨機雙盲試驗，將納入標準的患者分為2組，分別給予關節(jié)腔注射醫(yī)用臭氧和玻璃酸鈉，結果表明2組治療均有明顯效果，短期臭氧治療組的疼痛緩解程度要優(yōu)于玻璃酸鈉組，但長期隨訪中2組并無明顯差異，認為可能因為樣本量較小導致。Duymus等[24]將納入標準的患者分為3組，關節(jié)腔注射玻璃酸鈉的HA組，注射富含血小板血漿的PRP組，注射臭氧的O3組，結果表明，在長期隨訪來看，PRP治療效果優(yōu)于另外2種治療方式，臭氧治療效果持續(xù)時間較短。 Fakhari等[25]對30例患者進行關節(jié)腔內(nèi)注射臭氧治療，根據(jù)VAS評分及WOMAC進行評估；結果表明，經(jīng)過臭氧注射治療后，患者疼痛程度得到很好緩解，關節(jié)活動度有了一定程度的恢復，生活狀況得到改善。

在眾多臨床試驗中，臭氧的單獨注射治療相對于其他的注射治療各有優(yōu)劣，臭氧具有不良反應小，起效快，但效果持續(xù)時間較短的特點，在KOA的進展過程中，臭氧能夠有效地緩解急性疼痛，恢復關節(jié)功能，提高患者的生活質(zhì)量，這也為在臨床治療方式的選擇提供了幫助[23-26]。

4.2 關節(jié)腔內(nèi)臭氧聯(lián)合其他注射對于KOA的治療

4.2.1 臭氧聯(lián)合玻璃酸鈉治療：相比于單獨應用，臭氧聯(lián)合其他藥物進行關節(jié)腔注射的應用更加廣泛。孫曉飛等[27]對35例患者采用了關節(jié)腔注射臭氧聯(lián)合玻璃酸鈉的方式進行治療，結果表明，相比于單獨使用玻璃酸鈉治療，聯(lián)合臭氧治療的效果得到顯著提高。周文輝等[28]將納入標準的66位患者分為2組，對照組給予關節(jié)腔單獨注射玻璃酸鈉2.5 ml,觀察組給予關節(jié)腔臭氧(20 μg/ml)10 ml聯(lián)合玻璃酸鈉2.5 ml。3個月后觀察組VAS、大骨節(jié)病療效觀察方法(Lequesne 評分)顯著低于對照組，TNF-α、IL-6、MMP-13 水平也顯著降低。認為二者聯(lián)合治療有助于增強組織抗氧化能力，拮抗免疫抑制因子，加快自由基的清除，從而實現(xiàn)抗炎、修復軟骨的作用。

關節(jié)腔內(nèi)單獨注射臭氧或玻璃酸鈉都存在一些不足，從上述臨床試驗結果可以看出，聯(lián)合使用臭氧和玻璃酸鈉可以實現(xiàn)優(yōu)勢的互補，治療效果均優(yōu)于使用單一種類治療，提高了對于KOA的治療效果[27-29]。

4.2.2 臭氧聯(lián)合富含血小板的血漿治療：Reyes-Sosa等[30]對60例患者采取PRP和聯(lián)合口服塞來昔布治療，采用VAS及WOMAC評分進行評估，結果表明PRP對于治療KOA有顯著效果，對緩解疼痛，恢復功能有更好的作用，且除注射疼痛無明顯副作用。Dernek等[31]的一項臨床試驗中，將80例患者分為單純注射PRP組，和PRP及臭氧聯(lián)合注射的PRP+O3組，研究結果表明，治療后10天，PRP+O3組VAS評分明顯低于PRP組；在治療3個月后，PRP+O3組WOMAC評分低于PRP組。但6個月后則相反；認為，2種方式總體隨訪過程療效差距不大，但聯(lián)合臭氧治療可以實現(xiàn)更早的鎮(zhèn)痛效果，有利于更快緩解癥狀；但該研究具有局限性，且關于PRP+臭氧療效研究較少，臨床療效還需進一步驗證;但是該研究也為KOA的治療提供了一個新的聯(lián)合治療方式[31]。

4.2.3 臭氧聯(lián)合高滲鹽水治療：Farpour等[32]對34名患者分別采取單獨注射5% 0.9%氯化鈉溶液4 ml和5% 0.9%氯化鈉溶液4 ml聯(lián)合臭氧(20 μg/L)7 ml,根據(jù)VAS評分WOMAC評分對結果進行評估，結果表明，2種治療方式組治療后效果均顯著，在疼痛、僵硬等方面有很大程度改善，但2種治療方式治療效果并無明顯差距；認為可能由于樣本數(shù)量較小，隨訪時間較短，通過改變注射濃度、劑量，以及隨訪時間的延長可能會得到不同結果。

4.3 臭氧聯(lián)合其他治療方式對于KOA的治療

4.3.1 關節(jié)內(nèi)氧-臭氧注射聯(lián)合局部振動治療：Paolucci 等[33]對55例患者分別采用單純關節(jié)內(nèi)氧-臭氧(O2-O3)治療和關節(jié)內(nèi)氧-臭氧聯(lián)合機械局部振動(mechanical focal vibration，mFV)治療，O2-O3-mFV組每周一次關節(jié)內(nèi)O2-O3(20 ml O3,20 μg/ml)注射及3次mFV(300 Hz)治療，15 min/次，持續(xù)3周；根據(jù)VAS、膝關節(jié)損傷和骨關節(jié)炎評分(knee injury and osteoarthritis outcome score,KOOS)及醫(yī)師研究理事會評分(medical research council，MRC)對療效進行評估，結果表明，經(jīng)治療后患者疼痛程度得到明顯減輕，肌肉力量增強，關節(jié)活動度增加;認為，臭氧可誘導抗氧化，抑制腫瘤壞死因子TNF-α等，實現(xiàn)抗炎作用；mFV模擬了日常的生理刺激，有利于緩解疼痛，增強肌肉力量，而且mFV在60 min就發(fā)揮效果，可以在短期內(nèi)緩解疼痛，有利于KOA的康復治療。但目前mFV聯(lián)合O2-O3還沒有一個統(tǒng)一的治療方案，未來還需要進行更多的研究。

4.3.2 關節(jié)腔內(nèi)臭氧注射聯(lián)合針刺治療：何松等[34]對30例患者采用銀質(zhì)針聯(lián)合臭氧注射治療；治療后結果表明，經(jīng)聯(lián)合治療后，患者WOMAC評分顯著降低，血清 IL-6 及 TNF-α 含量顯著降低;膝關節(jié)功能得到明顯改善。

魏媛媛[35]對60例患者分別采用單純針刺治療和針刺治療聯(lián)合關節(jié)注射玻璃酸鈉及臭氧。結果表明，和單純針刺治療相比，聯(lián)合關節(jié)注射的治療組疼痛程度的緩解，以及臨床癥狀的改善更加顯著。認為臭氧具有良好的氧化作用，有利于關節(jié)軟骨的再生，搭配針刺治療的活血化瘀鎮(zhèn)痛，在短時間內(nèi)就可實現(xiàn)顯著緩解疼痛的作用，使得關節(jié)活動功能得到很好地改善。同時聯(lián)合臭氧治療尚無明顯不良反應，安全性較高，該臨床試驗為中西醫(yī)治療KOA特供了途徑[35]。

4.3.3 關節(jié)腔內(nèi)臭氧注射聯(lián)合小針刀治療：謝妮娜等[36]對40例患者采用小針刀治療聯(lián)合關節(jié)腔注射臭氧、玻璃酸鈉。3個療程之后，患者疼痛程度明顯減輕。治療效果明顯優(yōu)于單純關節(jié)腔內(nèi)臭氧及玻璃酸鈉注射。李剛等[37]采用小針刀聯(lián)合關節(jié)腔注射臭氧治療方法，治療結束后結果表明，相比于單純小針刀治療，聯(lián)合關節(jié)腔注射臭氧治療有著更顯著的鎮(zhèn)痛效果，更有利于患者恢復。

小針刀松解術能夠分離粘連組織，松解受壓迫的神經(jīng)，改善局部血運，聯(lián)合關節(jié)腔注射臭氧治療能夠明顯提高治療效果[36,37]。

4.3.4 關節(jié)腔內(nèi)臭氧注射聯(lián)合沖擊波針灸治療：姚東文等[38]采用沖擊波針灸聯(lián)合關節(jié)腔注射臭氧治療方法，沖擊波針灸治療以膝關節(jié)周圍穴位為主，每次沖擊4 000次左右，4 d 1次，共2次。結果表明，治療后2、6周，沖擊波針灸治療組WOMAC評分好于針刺治療組，疼痛緩解明顯。關節(jié)內(nèi)外兼治，療效顯著。

4.3.5 關節(jié)腔內(nèi)臭氧注射聯(lián)合關節(jié)腔沖洗治療：秦小虎等[39]對15例患者采用關節(jié)腔沖洗聯(lián)合臭氧注射治療，使用0.9%氯化鈉溶液250 ml及慶16萬U大霉素沖洗至沖洗液清亮，注射臭氧(30 μg/ml)20 ml。經(jīng)聯(lián)合治療后，患者疼痛癥狀得以顯著減輕，生活質(zhì)量得到一定程度的提高。

4.3.6 關節(jié)腔內(nèi)臭氧注射聯(lián)合運動療法治療：曹杰[40]對40例患者采用關節(jié)腔注射臭氧、中藥熱敷及運動療法，以仰臥訓練為主。結果表明，聯(lián)合治療后患者Lequesne 評分降低明顯，KOA病情得到明顯緩解。牟建蛟等[41]對30例患者采用關節(jié)腔內(nèi)臭氧水灌注清洗聯(lián)合運動療法治療，運動療法以對股四頭肌，腘繩肌訓練為主，治療后患者IL-6、TNF-α降低，膝關節(jié)僵硬情況得到改善。

運動療法主要增強了股四頭肌肌力，從而緩解了KOA引起的疼痛，對于關節(jié)活動功能的改善有很大的幫助[40,41]。

4.3.7 關節(jié)腔內(nèi)臭氧注射聯(lián)合關節(jié)鏡下清理治療：沈建成等[42]對58例患者采用關節(jié)鏡下清理聯(lián)合關節(jié)腔內(nèi)臭氧注射治療，首先在關節(jié)鏡下觀察軟骨、韌帶及半月板情況，切除關節(jié)腔內(nèi)增生組織，對半月板進行修整，對韌帶進行松解，操作結束后沖洗關節(jié)腔，后注射濃度為40%的醫(yī)用臭氧40 ml于關節(jié)腔內(nèi)；經(jīng)治療后，患者疼痛程度得到顯著緩解，活動度增加，關節(jié)功能得到明顯提高，且經(jīng)過隨訪，遠期復發(fā)率明顯降低。

4.3.8 關節(jié)腔內(nèi)臭氧注射聯(lián)合雙極關節(jié)腔內(nèi)脈沖射頻治療：張超等[43]對70例關節(jié)炎患者采用雙極關節(jié)腔內(nèi)脈沖射頻聯(lián)合關節(jié)腔內(nèi)臭氧注射治療，在X射線機的引導下，行射頻套管針穿刺，使射頻針尖位于關節(jié)間隙中央，在脈沖射頻給予42℃、2 Hz、波寬20 ms，共10 min治療，拔出針芯后給予關節(jié)腔內(nèi)注射20 ml濃度為30 μg/ml的醫(yī)用臭氧。結果表明，經(jīng)雙極關節(jié)腔內(nèi)脈沖射頻及臭氧聯(lián)合治療后，患者的關節(jié)疼痛情況得到明顯改善，關節(jié)功能得到一定程度的改善，且此聯(lián)合治療方式在近期及遠期療效方面均有較好的表現(xiàn)。

4.3.9 關節(jié)腔內(nèi)應用臭氧水聯(lián)合中醫(yī)綜合療法治療：彭文忠等[44]對30例關節(jié)炎患者采用中醫(yī)綜合療法合并臭氧治療，中醫(yī)綜合療法包括針灸治療、推拿治療、中藥內(nèi)服及中藥外敷治療，試驗中再配合關節(jié)腔內(nèi)23 mg/ml的臭氧水沖洗以及痛點臭氧水注射治療，每周1次，3次為1個療程，治療后，患者疼痛情況明顯緩解，關節(jié)功能得到顯著提高。生活治療得到改善。

5 醫(yī)用臭氧的作用機制

臭氧自身作為一種強氧化劑，可干預人體內(nèi)的諸多生物代謝反應，從而實現(xiàn)對于膝骨關節(jié)炎患者的治療作用。其作用機制主要有：(1)臭氧可影響炎性因子的釋放。在經(jīng)過醫(yī)用臭氧治療后，患者關節(jié)液中IL-1、TNF-α等炎性因子含量均明顯降低，從而使得關節(jié)內(nèi)炎性反應的減少，對于關節(jié)內(nèi)各種組織起到一定程度的保護作用[45]；(2)臭氧可抑制基質(zhì)金屬蛋白酶的表達。MMPs是關節(jié)軟骨降解的主要原因，臭氧可通過影響MMP-1等蛋白酶的表達，從而實現(xiàn)減輕軟骨降解，減輕臨床癥狀的作用[46]；(3)臭氧可影響自由基的代謝。關節(jié)中大量的活性氧(ROS)可促使軟骨細胞的凋亡，適度的臭氧注射可刺激抗氧化酶反應，促進抗氧化酶的生成，對自由基具有一定的清除作用，從而對軟骨起到保護作用。(4)臭氧可作用于神經(jīng)末梢，刺激大腦釋放腦啡肽等物質(zhì)，實現(xiàn)鎮(zhèn)痛的效果。

6 醫(yī)用臭氧的安全性研究

在關節(jié)炎的進展中，基質(zhì)金屬蛋白酶參與了關節(jié)軟骨的降解，許多動物實驗及臨床試驗表明，不同濃度的臭氧注射會對基質(zhì)金屬蛋白酶含量產(chǎn)生不同的影響，呂倩怡[47]采用不同濃度臭氧注射于兔模型中，治療后結果表明，25 μg/ml為最佳濃度，過高或過低濃度均會引起MMP-13明顯升高，導致病情加重。喬長峰[48]的研究中對患者單獨采用臭氧注射治療，治療后患者關節(jié)液中MMP-13含量上升，提示關節(jié)軟骨受到了更大的損傷，但在聯(lián)合玻璃酸鈉注射治療后，患者關節(jié)液中MMP-13含量明顯下降，其認為聯(lián)合用藥可對關節(jié)軟骨起到保護作用，同時提高了療效。同時，由于臭氧自身的強氧化性，可參與反應生成活性氧和脂質(zhì)過氧化物，該物質(zhì)可直接參與細胞的凋亡，適當濃度的臭氧可刺激抗氧化系統(tǒng)對于自由基的清除，但過高濃度的臭氧注射會使細胞受到更嚴重的損害，因此選擇適當濃度的臭氧治療尤為重要，但目前針對采用何種濃度進行治療筆者尚未發(fā)現(xiàn)統(tǒng)一標準。

隨著近些年越來越多的動物實驗及臨床試驗，醫(yī)用臭氧在膝骨關節(jié)炎病的治療中的應用越來越廣泛。但當前階段醫(yī)用臭氧治療仍存在一些問題：(1)許多臨床試驗結果表明經(jīng)過臭氧治療短期內(nèi)都有較好的效果，但在之后6個月后效果欠佳，且?guī)缀跛性囼炄狈﹂L期隨訪，無法證實臭氧治療的長期療效以及安全性[49]。(2)醫(yī)用臭氧的療效存在爭議，許多研究表明在有臭氧參與的治療中，療效有顯著提升，但同時也有一些研究顯示臭氧治療療效與其他治療無明顯差距[50]。(3)臭氧注射的濃度與劑量尚不統(tǒng)一，注射濃度在15～40 μg/ml，注射劑量在5～20 ml，何種方案臭氧注射療效仍存在爭議[51]。

雖然臭氧治療尚存一些爭議，但臭氧在短期療效和安全性方面表現(xiàn)得很好。研究表明，相比于其他方法，臭氧注射治療能夠在短時間能實現(xiàn)緩解疼痛的作用，且經(jīng)臭氧注射治療后基本無不良反應。不僅單獨進行臭氧治療膝骨性關節(jié)炎有著不錯的療效，臭氧聯(lián)合其他如玻璃酸鈉等治療往往能更好的實現(xiàn)緩解疼痛，恢復膝關節(jié)功能，改善患者生活質(zhì)量的效果[52,53]。相信通過未來更多的研究，醫(yī)用臭氧會在膝骨性關節(jié)炎的治療中有更好的發(fā)展前景。