液氮冷冻治疗法在皮肤病应用中的生物学效应

【摘要】：液氮冷冻是一种较为安全且副作用少的治疗方法，在皮肤科的应用日益广泛，本文介绍了其作用机制和监测技术等方面的最新研究进展，并简要的介绍了液氮浅冷冻疗法的作用机制。

自古以来，就有把天然冰用于生产方面的记载。在希波克拉底时期，人们就知道低温对许多疾病有治疗作用。但由于工业技术水平的限制，利用低温治疗疾病发展极其缓慢。直到上世纪初液体空气和液体氮的问世，20世纪60年代，Cooper设计出用液氮作为制冷源的冷冻装置，通过冷冻丘脑成功治疗帕金森病等其他神经运动性疾病和先前不能切除的脑部肿瘤，标志着现代冷冻外科的开始。经过近半个多世纪的发展，冷冻已应用到医学的各个领域，尤其在皮肤科应用非常广泛。

1、冷冻治疗的机制

冷冻治疗过程中，组织和细胞经历的冻结和融化等过程是导致其损伤的关键因素。

1.1冷冻降温时的作用 缓慢降温时，低温损伤源于“溶液效应”(即高溶液/溶质浓度下，细胞严重脱水);快速降温时，低温损伤源于致命的细胞内冰晶形成。一些细胞存在冷冻保存的最佳冷却速率，证明了这一假说的合理性。

1.2冷冻后复温的作用 快速复温，组织可在较高温度的情况下，处于高浓度的电解质中，更易于破坏;缓慢复温，可使组织在真正溶解前(常在-10℃～0℃)再次形成冰晶，由此形成大冰晶破坏细胞膜。

1.3细胞膜损伤 低温使构成细胞膜主成分脂质-蛋白复合物变性，致使细胞破裂。

1.4温度休克 低温引起的局部温度突然下降致使细胞发生低温性休克，引起细胞死亡。

1.5血管性因素 冷冻引起血管痉挛，毛细血管内皮发生改变，血小板微血拴形成，血液有形成分破坏并形成凝块。此外，在冷冻作用下，毛细血管通透性增加，从而引起血粘度增加，静水压改变，血流缓慢。冷冻区周围动静脉分流开放，也可造致血流减少，导致组织缺血缺氧性坏死。故有作者认为血管性因素所致微循环障碍是冷冻后组织坏死的主要原因。

1.6临界细胞容积学说 认为在冷冻区进展中，细胞水分丧失，细胞皱缩，只能耐受到最小容积。超过此极限，细胞就破坏，从而造成组织损伤。

1.7凋亡在冷冻的分子生物学研究过程中，Hollister[6]发现冷冻的边缘区部分细胞有凋亡小体，其存活数天后死亡;Hanai[7]等证实人类结肠癌细胞暴露在适当的低温下(-6～36℃)下.部分细胞呈现凋亡过程。

1.8免疫学效应 冷冻治疗可引起抗体产生，是由Yantorno和Shulman在兔属腺体中发现，并证明组织或器官特异性以及种属特异性。1967年，Shulman等在用冷冻治疗前列腺癌的过程中，证实有益的免疫反应发生。此后则有连续的冷冻与免疫的临床报道。

2、冷冻治疗器的发展历史

①第一代冷冻治疗器:在1961年，IrvingCooper和ArnoldLee设计出第一代液氮低温探针，首先应用于神经外科，在六十和七十年代广泛用于泌尿外科。第一代冷冻治疗器由于没有实时监测和冷冻后复温保护，其并发症较多且往往显着，由于定位不准确和冷冻探头冻结程度监测技术的落后，第一代冷冻治疗器的应用未能广泛应用。②第二代冷冻治疗器:20世纪80年代末，随着超声成像技术的发展，第二代冷冻治疗器随之产生，由于监测技术的应用，冷冻探头可精确定位，冷冻过程中实时监控和冷冻过程的控制及可视化等，将温度传感器与探头相结合，可直接测量靶区温度，其并发症明显减少，第二代冷冻治疗器得到广泛的应用。③第三代冷冻治疗器[10]:20世纪90年代，利用焦耳一汤姆逊原理美国研制了一种新的以低温为主、冷热交替的冷冻治疗设备，简称“氩氦刀”，实现了低温冷冻技术的临床应用。并籍高压氩气在刀尖的快速膨胀而使组织快速降温形成与针杆形状相对应的冰球，而当输出高压氦气时，又使冰球在数分钟内解冻并迅速升温。由于氩气与氦气制冷或加热均局限于针杆的尖端区域，针杆的其余部分有良好的冷热绝缘性，因此不会对穿刺路径上的组织产生严重损伤。

3、冷冻治疗的最新监测技术

热电偶测温仪首先用于监测冷冻边缘的温度，用于防止产生严重的并发症。在上世纪90年代，超声成像技术为常用的监测方法，并在肿瘤的治疗中取得了很好的效果，由于超声成像自身的局限性，如冰晶引起的成像阴影及不能显示冷冻过程中病变的变化过程，使超声成像应用受到限制。磁共振成像可克服阴影的成像问题且可提供三维冻结区域，但费用昂贵使其不能得到广泛应用。电阻抗成像技术(EIT)是一项相对成熟的技术，为一种简单有效而低廉的低温治疗监测手段，其应用于低温治疗有其显著的优点。液氮罐厂家

4、黑色素细胞分布在表皮的基底层能产生黑色素颗粒

黑色素颗粒的多少与皮肤颜色的深浅有关。黑色素颗粒能够吸收紫外线，使深层组织免受紫外线辐射的损害。在皮肤的各结构成分中，黑色素细胞对冷冻较为敏感。在研究豚鼠皮肤深度冷冻后的色素变化和黑色素细胞的分布时，发现在深冷冻的中心区皮肤出现了色素减退或脱失，光镜下可见黑色素细胞消失，而在深冷冻的边缘区却出现了色素增加，光镜下见黑色素细胞数目增加。提示冷冻区边缘的冷冻剂量较中心区小。故Burge等认为轻微的冷冻刺激可增加黑色素细胞的合成功能和使之前多巴胺阴性的黑色素细胞合成黑色素，而迁移至冷冻边缘区的黑色素细胞能耐受次致死冷冻剂量从而合成大量的黑色素。

目前，可以把液氮冷冻分为两类:①通过对细胞和组织无明显损伤作用使局部皮肤治疗温度范围在-1℃～6℃之间，从而产生某些生物学效应以达到治疗目的冷冻方法称之为液氮浅低温冷冻;②通过对细胞和组织产生损伤或坏死作用已达到治疗目的的冷冻方法称之为液氮深低温冷冻。液氮浅低温冷冻作用机制[16]。液氮罐厂家

4.1血管性因素由于较弱的冷刺激，局部血管先保护性收缩，复温后毛细血管反射性扩张，温度升高，促进了血管的新生和改善了血管的舒缩功能。

4.2神经系统因素由于局部冷刺激，可通过神经传导，调节中枢神经系统的功能;同时，又通过反射作用于植物神经，也调节了皮肤血管的舒缩功能。

5、展望

液氮冷冻已在各科成为一种常规的治疗方法，但由于这种疗法也有一定的副作用和禁忌症，随着现代科学技术的发展，冷冻基础理论和临床研究深入地开展，促进了现代化冷冻器械的温度可控性的实现以及多种精巧形状冷冻探头的制造成功，拓展了冷冻外科的适应症及临床应用，在医学领域具有广阔的应用前景。