冷凍手術與冷凍生物學原理（PRINCIPLES OF CRYOSURGERY AND CRYOBIOLOGY）
冷凍手術 (Cryosurgery) 定義為利用極低溫破壞活組織的外科操作。冷凍治療 (cryotherapy) 一詞應保留用於將活組織暴露於低溫以誘發生理變化、但不造成組織破壞的情形。冷凍生物學 (Cryobiology) 代表研究低溫對活組織影響的學問。
熱由高溫傳向低溫，而冷凍劑與其標的組織之間的溫差愈大，熱傳遞愈快。理想的冷凍劑具有盡可能最低的溫度，並能產生破壞良性與惡性細胞所需的參數；對後者而言，組織溫度需低於 −50°C。最常使用的冷凍劑是 LN，其沸點為 −196°C（77°K；−321°F）。LN 處理起來相對安全、無毒且可在市面上取得。對於光化性角化症（actinic keratoses, AKs）與皮膚癌的治療，LN 是建議的冷凍劑；而對良性病灶，也可採用沸點較高的冷凍劑（例如液態一氧化二氮 [−88°C]、二氧化碳氣體 [−78°C]、其他壓縮有機氣體 [−55 至 −75°C]）。
冷凍手術中的損傷機轉可歸因於直接與間接效應兩者（表 138.1）。此類事件是快速冷凍後接續緩慢解凍（即一次凍融循環 freeze–thaw cycle）的結果。重複的凍融循環會增強冷凍手術的破壞效果。介於冷凍劑與待治療病灶之間的材質也是決定冷凍速度的因素。空氣是不良的冷傳導體，因此皮膚病灶與冷凍劑來源之間的距離愈大，冷凍效果愈差。水的傳導性優於空氣（例如預先浸泡過的疣冷凍得較快），而冰又優於水，如同第一次凍融循環後所存在的細胞內與細胞外冰晶。最後，金屬是極佳的傳導體，這解釋了冷凍的金屬探頭直接接觸皮膚時所造成的深部且快速的組織冷凍。
不同的細胞與組織對低溫有不同的敏感度。黑色素細胞的致死溫度約為 −4°C，而角質形成細胞為 −35°C。角質形成細胞癌細胞需要約 −50°C，肉瘤細胞為 −60°C，血管內皮為 −15°C 至 −40°C。值得注意的是，軟骨與骨骼對冷凍相當具抗性。
冷凍免疫學 (Cryoimmunology)
冷凍免疫學是研究對源自冷凍皮膚病灶之抗原的先天性與體液性免疫反應的學問。較新的免疫學檢測法的發展，使測量此類反應成為可能，這些反應可以是免疫刺激性或免疫抑制性的。
傳統切除手術與冷凍手術之間的一項主要差異在於，後者將腫瘤留在「原位」。在冷凍病灶的中心，會因直接細胞損傷而發生壞死（見表 138.1），導致腫瘤特異性抗原釋出，這些抗原能夠刺激免疫反應。一旦先天免疫系統被活化，抗原呈現細胞（antigen-presenting cells, APCs）便吞噬腫瘤碎片並將處理過的抗原呈現給 T 細胞，啟動 T 細胞與 B 細胞的免疫反應（見第 4 章）。在周邊，溫度較高，因而屬於次致死性，細胞經歷凋亡而非壞死。這導致與極輕微發炎相關的「無聲細胞死亡」(silent cell death)（見表 138.1）。
對冷凍手術的反應可藉由加入輔助劑而增強。這些包括加重冰晶損傷的製劑（例如 glycine）、細胞凋亡誘導劑（例如外用 5-fluorouracil）與免疫調節劑（例如外用 imiquimod）。此類組合被稱為免疫冷凍手術 (immunocryosurgery)，已發表具前景的結果。然而，仍需要進一步研究以更好地理解冷凍免疫學的潛在機轉、界定腫瘤破壞的理想參數，並確定冷凍手術與潛在輔助劑之間的確切交互作用。
表 138-1：冷凍手術——損傷機轉。