• 冷冻治疗的历史可追溯到3500年前，但现代冷冻治疗学的建立，则是最近几十余年的事。因此，冷冻疗法是一门既古老又年轻的技术
• 19世纪后叶，低温学领域有几项重要发现，包括将纯氧、空气和氮气液化绝热膨胀系统，能储存和处理液化气的真空瓶，以及应用Joule-Thomson 效应产生持续液化气体流，这些均促进了冷冻疗法的发展
• 20世纪40年代初，氢、氦和氮液化获得成功。1950年首先将液氮应用于临床，直接涂布于病灶，治疗各种非肿瘤性皮肤病
• 20世纪60年代，冷冻器械和设备得到改良与发展。一种冷冻治疗探针制备成功，可对体内深部组织进行控制性冷冻，相继应用于治疗多种疾病,包括子宫疾患、神经系统疾病、前列腺疾病、骨关节疾病，以及皮肤疾病等
• 20世纪80年代末和90年代，随着影像技术以及新的冷冻设备的发展，现代冷冻治疗学逐步建立。液氮冷冻系统和氩氦冷冻系统代表了冷冻治疗两个重要发展阶段。氩氦冷冻系统的应用将肿瘤微创治疗提高到新的水平
• 目前，冷冻疗法已广泛应用于肿瘤，可在手术中、内镜下或经皮途径进行。冷冻治疗的病种从前列腺癌扩展到肝、肺、肾、乳腺、子宫、卵巢、骨、皮肤以及各种软组织的良恶性肿瘤
• 中国在本世纪初引进氩氦冷冻技术和设备，目前已成为开展冷冻疗法最早、治疗病种最多的国家之一
• There is evidence for the use of cold in medicine as long ago as 3500 BC for the treatment of infected wounds of the chest, fractures of the skull, and various battle injuries，However，the history of ‘modern’ cryosurgery is relatively short and is closely intertwined with developments in low temperature physics, engineering, and instrumentation that were made during the last century
• The second part of the 19th century witnessed several major discoveries in the field of cryogenics, including adiabatic expansion systems for cooling gases, that led to the liquefaction of oxygen, air, and nitrogen, vacuum flask, which facilitated storage and handling of liquefied gases and the Joule-Thomson effect to produce continuously operating air liquefiers, triggered a resurgence of cryosurgery
• Starting from the early 40's of the 20th century, commercial techniques for large-scale liquefaction of hydrogen, helium and nitrogen became readily commercially. In 1950,the liquid nitrogen was applied with a cotton swab, and soon became common in treatment of various non-neoplastic lesions
• The cryosurgical probes developed in the 1960's allow for precise application of cryosurgical treatment deep in the body. This unique ability made cryosurgery very promising and resulted in the expansion of the method during this era. Cryosurgery was applied to the uterus tumors, neurology, orthopedics and skin diseases
• From the end of the 20th century, the development of imaging technique and new freezing equipments has resulted in formation of modern cryosurgery. Liquid nitrogen operative system and argon-helium operative system are representatives of two important stages of modern cryosurgery. The application of argon-helium system promoted the cryosurgery to the higher level
• Now cryosurgery has been successfully used for treatment of a variety of tumors, which include benign and malignant neoplasms of prostate, lungs, liver, kidneys, breasts, uterus, ovary, bone and soft tissue. Cryosurgery ?can be performed through intraoperative or endoscopic routes and percutaneously
• From the early of the 21st century, modern cryosurgery has been applied in China and patients with tumors of more than ten thousand have received cryosurgery. China has become the one of countries in that cryosurgery has most popular use.

冷冻疗法（cryotherapy），又称为冷冻手术（cryosurgery）或冷消融（cryoablation），是一种应用冷冻消除靶组织的外科技术。虽然字冠”cryo”（来自于希腊语”Kruos”，冷之意）通常指低于120K（国际冷冻学术会议采用的标准），但冷冻疗法所采用的温度均低于273K（此温度为组织冷冻所必须）。?

冷冻治疗的历史可追溯到3500年前，当时有学者应用冷冻方法治疗胸部感染性伤口、颅骨骨折和各种刀伤。希波克拉底（公元前460-377）记述了应用冷冻缓解损伤性肿胀和治疗胃和关节的各种疼痛。11世纪，Avicenne研究了冷冻的麻醉作用。后来，Severino（1580～1656）也作过类似研究。拿破仑时代D.J.Larrey 医师在手术中，应用冷冻止痛和止血[1]。

100多年来，冷冻疗法几经沉浮，但现代冷冻治疗学的建立，冷冻在临床上真正得到应用和推广，则是最近几十年的事（表 1-1 ）。随着低温物理学、工程学、冷冻生理学和病理学的发展，目前冷冻疗法已成为治疗肿瘤的重要手段，在外科治疗逐步微创化的今天，冷冻疗法显示出无限的前景。

表1 -1 冷冻疗法发展简史

19世纪下半叶

在19世纪中期，物理学家开始对低温产生兴趣。他们将冰和各种溶质（如氯化钙）混合后，产生低至223K的超低温。1845年，Michael和Faraday在真空中将固体二氧化碳与酒精混合，获得163K的低温。同期英国James Arnott首先使用冷冻治疗肿瘤，开创了低温在医学上应用的历史。他的初期工作主要集中于低温麻醉，1845－1851年，他主要研究应用冰和氯化钙混合溶液冷冻治疗进展型乳腺癌和子宫癌。他将这种溶液从储藏池中引出，冷冻一种软垫（cushion），再将这种软垫覆盖于乳腺和子宫腔内。此时的温度为－12℃。肿瘤在此温度下表面变白变硬，然后复温。经此处理后，肿瘤表面渗出和出血明显减少。虽然他的研究价值得到同时代学者的认同，并写入癌肿治疗的专著中，但当时发表的有关冷冻治疗的文献并不多[2]。

19世纪后半叶，低温学领域有几项重要发现：（1）1877年，法国Cailletet和瑞典Pietet发明一种绝热膨胀（adiabatic expansion）系统，用其将氧、空气和氮液化；（2）1892年，英国Dewer设计了一种能储存和处理液化气的真空瓶；（3）1895年，法国Linde和英国Hampson应用急剧膨胀效应（Joule-Thomson effect）产生持续液化气体流（air liquefiers）。上述成果均促进了冷冻疗法的发展。到了19世纪末，固体二氧化碳、液化空气和其化气体相继在市场上出售。1899年Campbell White，美国纽约的一位医师，报道应用液化空气治疗各种皮肤病。此后，很快在治疗领域开始应用液化气。使用液化空气的方法甚多，包括用棉签溅涂，用瓶子喷洒，或将充满液化空气的玻璃瓶或黄铜瓶在病灶上滚动；治疗的疾病有多种，包括疣、静脉曲张性腿部溃疡、痈、带状疱疹、皮肤癌、丹毒等[3]。

虽然液化空气是治疗许多疾病的致冷源，但难以大量而方便地提供给临床，因此不久后便被废弃。1910年后再也无使用液化空气的报告。1907年固体二氧化碳首先由William Pusey应用于治疗疾病，并在其后的数十年内成为冷冻治疗最主要的致冷源。固体二氧化碳易于制备，很快在皮肤病学和妇科学领域得到较广泛应用。

20世纪上半叶

1930～1960年冷冻治疗处于相对低潮期，进展不大。虽然在20世纪20年代液态氧制备成功，并于1929年开始应用于治疗皮肤病，但液态氧为可燃性气体，难以在临床上推广应用。1942年，随着含氯氟烃制冷剂制备成功，一种封闭循环冷冻手术系统问世。但这种系统也未获得推广，可能因为这种系统不能象固体二氧化碳那样获得足够低的低温。20世纪40年代初开始，前苏联的Kapitsa和美国的Collins研究氩气、氦气和氮气液化技术，并获得成功。这些液化气价廉，易于大量制备，很快在市场上出售。1950年Allington首先将液氮应用于临床，他用棉签将液氮直接涂布于病灶，治疗疣、角化症等各种非肿瘤性皮肤疾病。

20世纪60年代以前，用于冷冻治疗的设备治疗深度仅有几毫米，因此主要应用于治疗皮肤和妇科领域一些浅表性病变，例外的是Temple Fay，他在1939年用局部冷冻法治疗进展型胶质母细胞瘤和Hodgkin病。其他学者也做了不少有关冷冻的研究，但主要是研究冷冻组织的功能变化，而非研究治疗性应用[3]。

20世纪下半叶

到了20世纪60年代，冷冻治疗进一步受到关注，这主要归功于冷冻器械和设备的改良与发展。在此期间，一种能循环致冷源的导管制备成功；酒精混合物和氟利昂被作为致冷原应用于临床治疗。临床学家Irving Cooper和工程学家Arnold Lee卓有成效的协作性研究，有力地促进了冷冻治疗的发展。他们制备了一种冷冻治疗探针，用其可以准确地冷冻脑组织内病灶。这种探针实际上是后来各种液氮冷冻探针的原型。探针由3根长同心管构成，内层管作导管，让处于压缩状态的液氮流向探针顶端；内层管和中层管之间有间隙，用作气态氮从探针顶端回流的途径；外层管和中层管之间间隙为真空绝缘层，以保证液氮流向探针顶端时不会受热作用而气化；探针顶端有一“室”，液氮从内层管流向该”室”内后，在此气化，大量吸收周围组织热量，使周围组织得以冷冻。用这种冷冻探针可对体内深部组织进行控制性冷冻[4～6]。

Cooper与Lee冷冻探针问世后，冷冻治疗得到快速发展。虽然早先主要应用于治疗帕金森病和其他神经系统疾病，但不久，对其他许多疾病也相继应用冷冻治疗[6,7]。

1961～1970年，冷冻疗法相继应用于治疗多种疾病,包括子宫疾患、神经系统疾病、骨关节疾病以及皮肤疾病等；Gage在此期间研究了冷冻对各种组织的作用……。为了适应推广应用于临床，新的冷冻设计不断问世，一些工程学专家如Rinfret和Barron开始发表有关论文。《Journal of Cryosurgery》杂志也在此期间出版发行[3,4]。

20世纪60年代发展起来的冷冻探针为治疗体内深部疾患提供了可能，使得冷冻疗法成为有前景的治疗手段[8,9]。但很快新的问题出现：冷冻范围不可能通过医师肉眼观察进行判断，如何既准确破坏靶组织，又不会伤及不必要破坏的组织？如何精确掌握冷冻进程？这些问题导致在20世纪70年代对冷冻疗法的再评价。由于当时缺乏有效的监测手段，临床应用冷冻疗法的热情迅速降低，即使一些已被证实有效的领域，也相继放弃了这项治疗，激光技术开始替代冷冻疗法成为较广泛应用的治疗手段。到了80年代，冷冻疗法重新回到原先应用的领域—皮肤病和妇科病[4]。

现代冷冻治疗的建立

真正“现代”冷冻治疗的建立开始于20世纪80年代末和90年代，主要归功于下列两方面的进展：影像技术与新的冷冻设备。由于超声、CT的广泛应用，在影像技术的监测与引导下，可准确插入冷探针，实时观察冷冻的进程，精细控制冷冻范围，从而保证有效地冷冻靶组织，而不损伤或最大限度减少损伤正常组织。直肠超声和手术超声探头的问世与应用，有力地促进了冷冻在前列腺和腹腔脏器肿瘤治疗中的应用。近年来磁共振（MRI）应用于冷冻治疗的监测，使冷冻治疗更显示了微创化、靶向化的优势[9]。

在冷冻设备方面，值得一提的是两类仪器：液氮冷冻系统和氩氦冷冻系统。这两种系统代表了冷冻治疗的先后两个发展阶段。

20世纪８０年代中期，美国ＣＭＳ公司（Cryomedical Sciences, Inc）制造的插入式液氮低温冷冻仪，一度成为当时世界上最著名的（几乎唯一的）治疗设备，CMS公司仅在美国就建立了上百家低温治疗中心。欧洲如德国，也相继生产出类似设备。但由于液氮需要输出和回收装置，设备体积较大，冷冻探针直径较粗，冷冻速率较慢，对靶组织破坏较小，因此仅限于手术中应用。

20世纪90年代曾开发了另一种制冷设备：Holman应用Peltier热电效应的原理研制了Peltter热电冷冻器（Peltter thermoelectric coolers,TECS）。所谓Peltier效应就是电流通过两种不同电子密度的材料，可使一种材料变热，另一种变冷。取决于所用材料和冷却器功率，这种冷却器可获得低至 -50℃的治疗温度。但因为存在组织血液的热循环效应，TECS无法达到理想的治疗温度，因而未在肿瘤治疗中得到应用与评价。

20世纪末，美国Endocare公司研制成功氩氦微创靶向手术系统（Cryocare TM surgical system），代表了冷冻工程学的最高水平。这是应用Joule-Thomson原理制造的新一代冷冻设备，通过美国FDA和欧盟CE认证后，很快应用于临床。由于该设备具有操作方便、可以实时监控等特点，目前大有取代液氮冷冻的趋势。2002年5月29日，美国Endocare公司全面收购了CMS公司的低温冷冻设备业务和在美国的100余家临床基地，为液氮低温冷冻设备的时代划上了句号。以色列Galilmedical公司引进美国Cryocare技术，制造出同类产品“Cryo-Hit? 低温冷冻手术系统”，1999年通过欧共体CE2000年通过美国FDA认证，进一步使氩氦冷冻技术成为冷冻治疗的主要设备。

冷冻技术的进步有了促进了冷冻疗法的应用，它与其他消融技术（射频、激光、微波）一起，成为临床肿瘤治疗不可缺少的重要手段。

在学术上，有关冷冻治疗的研究和报道越来越多。以“cryosurgery”作为关键词从”Medline”查到的文献有9275篇，主要发表于近5年内，内容涉及冷冻机制、冷冻免疫、冷冻化学、冷冻技术等；《Cryobiology》作为国际上最有权威的冷冻医学杂志，已出版50卷；2001年出版的《Basis of Cryosurgery》（ed by Nikolai N. Korpan）和 《Altlas of Cryosurgery》（ed by Nikolai N. Korpan）是迄今最完整的冷冻治疗专著；国际冷冻治疗学会（International Society of Cryosurgery）已召开12届国际会议，充分展示了世界冷冻治疗最新研究成果。??

冷冻疗法在肿瘤治疗中应用

冷冻疗法作为间质介入疗法之一，已迅速在肿瘤治疗中取得重要地位。根据肿瘤性质、大小和部位，以及患者状态、术者经验，冷冻疗法可在手术中应用，根据情况可作（1）先冷冻后切除（冷切除），（2）先切除，对残存或可能残存癌肿的手术缘进行冷冻（冷清扫），（3）对主要的或易于切除的瘤块予以切除，对未能切除的瘤块予以冷冻（冷破坏），和（4）仅予以冷冻，被冷冻的瘤块留在原位（冷消融）；也可在内镜下冷冻，通过腹腔镜、胸腔镜或支气管镜下冷冻，治疗相关性肿瘤；随着影像技术的发展，冷冻还可经皮穿刺完成，并得到越来越广泛应用。

目前，冷冻疗法已广泛应用于肿瘤，治疗的病种从前列腺癌[10]扩展到肝、肺、肾、乳腺、子宫、卵巢、骨、皮肤与各种软组织的良恶性肿瘤[11～18]。其临床应用价值一方面可作为手术的替代，清除小的早期肿瘤，尤适用于因内科原因不能耐受手术的患者；另一方面可作为进展性肿瘤的姑息治疗，达到改善症状、延长生命的目的，甚至在选择性病例，取得根治性效果。又由于冷冻可激发机体免疫功能，因此冷冻不仅可如同手术一样，消除肿瘤本身，尚有手术不具备的免疫促进作用[19]。

冷冻治疗在中国

中国在20世纪后期，有应用液氮手术中冷冻治疗肝癌大系列报道[20]。本世纪初，广州、上海和北京率先引进氩氦冷冻技术和设备，很快全国数十家医院相继应用该技术，冷冻疗法治疗的各种肿瘤已近万例，广州南方医科大学珠江医院[21]、广州复大肿瘤医院[21－23]和海军总医院[24]均有大系列的报道，仅在广州复大肿瘤医院，自2004年3月至2007年初，给予冷冻治疗的例数已超过3000例，治疗的肿瘤多达30余种。中国已成为开展冷冻疗法最早、治疗病种最多的国家之一。

结语

局部清除肿瘤是治疗成功的关键。手术是首选方法。对于不能手术切除的肿瘤，间质介入治疗，包括冷冻、射频、微波、激光、超声、化学物质等消融治疗，可使肿瘤得以清除，或使肿瘤在消融治疗后得以手术切除。冷冻疗法具有超越其他消融疗法的诸多优点。作为一门集中了工程物理学、冷冻化学、生理学、免疫学、临床学的技术，经过多年的发展，已成为治疗肝、肺、肾、前列腺、子宫、骨、皮肤和软组织等器官和组织的肿瘤的重要手段。尽管现代冷冻治疗的历史相对较短，冷冻技术和设备还有待进一步完善，但可预期，经过工程学家、生理病理学家和临床学家共同努力，在不远的将来，冷冻疗法在肿瘤治疗中将会发挥越来越重要的作用。