冷冻在一定条件下可以保存组织，另一方面又可破坏组织，冷冻治疗便是利用后一种作用。冷冻导致生物细胞死亡的主要原理是：
冷冻时细胞内外冰晶形成和冰晶的机械损伤。冷冻后的融化，特别是缓慢自然融化可使细胞内的小冰晶聚集成大冰晶，使细胞遭到破坏。
冷冻时细胞外液逐渐浓缩，引起细胞内外渗透压差异，细胞内液外渗而致细胞脱水和皱缩。
细胞脱水、皱缩又可使电解质浓度升高，酶的活力亦受冷冻干扰，促使细胞中毒和损伤。
冷冻时细胞 PH值降低，偏酸性，加剧了蛋白质变性。
冷冻能引起膜脂蛋白变性，从而使细胞膜破裂。
对综上所述，冷冻导致生物细胞死亡是多种因素的综合结果。液氮是目前冷冻治疗中应用最广的冷冻剂，它沸点低，使用安全，来源广泛。此外还有氧化亚氮、固态二氧化碳、氟里昂、高压氧、液态氧、笑气等也可做为医用冷冻剂。临床上用于治疗肿瘤的冷冻机有液氮冷冻机、高压氧气“冷刀”、热电致冷仪等。目前用于临床的冷冻方法大致有5种：
冷冻疗法又称低温疗法，是肿瘤物理疗法之一。用能迅速产生超低温的机器，在病变部位降温，使病变组织变性、坏死或脱落，以达到治疗肿瘤的目的。冷冻治疗作为一种新兴的医疗技术在良、恶性肿瘤的治疗中得到了迅速的发展。
接触冷冻：冷冻头置于肿瘤表面轻轻加压冷冻。
插入冷冻：将针形冷冻头插入肿瘤内，以达较深部位肿瘤的治疗。
漏斗灌入：如将液氮通过漏斗灌入癌腔。
直接喷洒：如将液氮直接喷在病变区，适用于表面积大而高低不平的弥散性浅表肿瘤。
棉拭子或棉球浸蘸法如血管瘤、乳头状瘤；白斑、疣等，选用相应大小的消毒棉签，浸足液氮，即直立接触病灶，由于冷冻范围和深度易控制，愈合后疤痕轻薄。
冷冻时间多取决于冷冻的方法和肿瘤的大小，一般为30秒至30分钟，通常冷冻15分钟可达到最大冷冻效应的80%一90%。
目前冷冻治疗在临床上主要用于皮肤、头颈、五官、直肠、宫颈、膀胱和前列腺等浅表或易于直接接触部位的肿瘤。近年来对肝、肺、肾、胰等内脏肿瘤的冷冻治疗也在积极探索中。冷冻治疗肿瘤的最显著特点是能在特定区域内快速达到极度低温，造成一个周界明确、范围可预测的冷冻坏死区。冷冻治疗的操作比较安全，简便而无疼痛，禁忌症少，无出血或很少出血；冷冻后组织反应较轻，修复快，疤痕愈合良好，疮面毋需植皮，很少遗留功能障碍。即使靠近肿瘤区的大血管和神经被冷冻，解冻后大血管常可以复通而不破裂，一定条件下大多无永久性神经麻痹。冷冻还可能产生免疫作用，以及通过冷冻防止手术中癌细胞的扩散，冷冻治疗浅表肿瘤，不仅能消灭瘤体而且能最大程度地保持组织外形和器官功能。对于手术不能达到的部位，或放射、手术和药物治疗均告失败的恶性肿瘤，冷冻可做首选疗法，对复发性癌，作为综合治疗方法之—，冷冻能改善症状和减轻病人的痛苦。
冷冻治疗属局部治疗，有其一定的局限性。对肿瘤的治疗仅是局部的，而不是区域性的消灭肿瘤。冷冻对某些恶性肿瘤的破坏能力也尚有疑问。另外冷冻治疗仪也需要不断改进。尽管冷冻治疗技术还需进—步完善，但冷冻治疗作为—门具有许多独持性能的外科技术，在肿瘤治疗中将有其广阔的发展前景。
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