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臭氧治疗颈椎病的原理主要是从三个方面来看，第一个是氧化酶，氧化髓核类蛋白多糖而减轻神经压迫，臭氧注入椎间盘后能够迅速氧化髓核内的蛋白多糖，髓核细胞膜和细胞内的结构破坏，造成细胞变性坏死，细胞合成和分泌蛋白多糖的功能下降或者是丧失，使髓核渗透压降低，从而导致水分丢失，髓核的体积缩小，减轻对神经根的压迫。
第二个是抗炎的作用，臭氧可以拮抗炎症因子的释放，扩张血管，改善回流，减轻局部的渗出水肿，而发挥抗炎的作用。同时提高了局部的氧浓度和通过诱导抗氧化酶的过度表达，中和反应氧化产物而发挥抗炎的作用。
第三个是镇痛作用，臭氧局部注射以后可以直接作用在神经末梢，刺激抑制性的中间神经元，释放脑啡肽等物质从而达到镇痛的作用。
