液氮冷凍治療法在皮膚病應(yīng)用中的生物學(xué)效應(yīng)

【摘要】：液氮冷凍是一種較為安全且副作用少的治療方法，在皮膚科的應(yīng)用日益廣泛，本文介紹了其作用機(jī)制和監(jiān)測技術(shù)等方面的最新研究進(jìn)展，并簡要的介紹了液氮淺冷凍療法的作用機(jī)制。

自古以來，就有把天然冰用于生產(chǎn)方面的記載。在希波克拉底時期，人們就知道低溫對許多疾病有治療作用。但由于工業(yè)技術(shù)水平的限制，利用低溫治療疾病發(fā)展極其緩慢。直到上世紀(jì)初液體空氣和液體氮的問世，20世紀(jì)60年代，Cooper設(shè)計出用液氮作為制冷源的冷凍裝置，通過冷凍丘腦成功治療帕金森病等其他神經(jīng)運動性疾病和先前不能切除的腦部腫瘤，標(biāo)志著現(xiàn)代冷凍外科的開始。經(jīng)過近半個多世紀(jì)的發(fā)展，冷凍已應(yīng)用到醫(yī)學(xué)的各個領(lǐng)域，尤其在皮膚科應(yīng)用非常廣泛。

1、冷凍治療的機(jī)制

冷凍治療過程中，組織和細(xì)胞經(jīng)歷的凍結(jié)和融化等過程是導(dǎo)致其損傷的關(guān)鍵因素。

1.1冷凍降溫時的作用 緩慢降溫時，低溫?fù)p傷源于“溶液效應(yīng)”(即高溶液/溶質(zhì)濃度下，細(xì)胞嚴(yán)重脫水);快速降溫時，低溫?fù)p傷源于致命的細(xì)胞內(nèi)冰晶形成。一些細(xì)胞存在冷凍保存的最佳冷卻速率，證明了這一假說的合理性。

1.2冷凍后復(fù)溫的作用 快速復(fù)溫，組織可在較高溫度的情況下，處于高濃度的電解質(zhì)中，更易于破壞;緩慢復(fù)溫，可使組織在真正溶解前(常在-10℃～0℃)再次形成冰晶，由此形成大冰晶破壞細(xì)胞膜。

1.3細(xì)胞膜損傷 低溫使構(gòu)成細(xì)胞膜主成分脂質(zhì)-蛋白復(fù)合物變性，致使細(xì)胞破裂。

1.4溫度休克 低溫引起的局部溫度突然下降致使細(xì)胞發(fā)生低溫性休克，引起細(xì)胞死亡。

1.5血管性因素 冷凍引起血管痙攣，毛細(xì)血管內(nèi)皮發(fā)生改變，血小板微血拴形成，血液有形成分破壞并形成凝塊。此外，在冷凍作用下，毛細(xì)血管通透性增加，從而引起血粘度增加，靜水壓改變，血流緩慢。冷凍區(qū)周圍動靜脈分流開放，也可造致血流減少，導(dǎo)致組織缺血缺氧性壞死。故有作者認(rèn)為血管性因素所致微循環(huán)障礙是冷凍后組織壞死的主要原因。

1.6臨界細(xì)胞容積學(xué)說 認(rèn)為在冷凍區(qū)進(jìn)展中，細(xì)胞水分喪失，細(xì)胞皺縮，只能耐受到最小容積。超過此極限，細(xì)胞就破壞，從而造成組織損傷。

1.7凋亡在冷凍的分子生物學(xué)研究過程中，Hollister[6]發(fā)現(xiàn)冷凍的邊緣區(qū)部分細(xì)胞有凋亡小體，其存活數(shù)天后死亡;Hanai[7]等證實人類結(jié)腸癌細(xì)胞暴露在適當(dāng)?shù)牡蜏叵?-6～36℃)下.部分細(xì)胞呈現(xiàn)凋亡過程。

1.8免疫學(xué)效應(yīng) 冷凍治療可引起抗體產(chǎn)生，是由Yantorno和Shulman在兔屬腺體中發(fā)現(xiàn)，并證明組織或器官特異性以及種屬特異性。1967年，Shulman等在用冷凍治療前列腺癌的過程中，證實有益的免疫反應(yīng)發(fā)生。此后則有連續(xù)的冷凍與免疫的臨床報道。

2、冷凍治療器的發(fā)展歷史

①第一代冷凍治療器:在1961年，IrvingCooper和ArnoldLee設(shè)計出第一代液氮低溫探針，首先應(yīng)用于神經(jīng)外科，在六十和七十年代廣泛用于泌尿外科。第一代冷凍治療器由于沒有實時監(jiān)測和冷凍后復(fù)溫保護(hù)，其并發(fā)癥較多且往往顯著，由于定位不準(zhǔn)確和冷凍探頭凍結(jié)程度監(jiān)測技術(shù)的落后，第一代冷凍治療器的應(yīng)用未能廣泛應(yīng)用。②第二代冷凍治療器:20世紀(jì)80年代末，隨著超聲成像技術(shù)的發(fā)展，第二代冷凍治療器隨之產(chǎn)生，由于監(jiān)測技術(shù)的應(yīng)用，冷凍探頭可精確定位，冷凍過程中實時監(jiān)控和冷凍過程的控制及可視化等，將溫度傳感器與探頭相結(jié)合，可直接測量靶區(qū)溫度，其并發(fā)癥明顯減少，第二代冷凍治療器得到廣泛的應(yīng)用。③第三代冷凍治療器[10]:20世紀(jì)90年代，利用焦耳一湯姆遜原理美國研制了一種新的以低溫為主、冷熱交替的冷凍治療設(shè)備，簡稱“氬氦刀”，實現(xiàn)了低溫冷凍技術(shù)的臨床應(yīng)用。并籍高壓氬氣在刀尖的快速膨脹而使組織快速降溫形成與針桿形狀相對應(yīng)的冰球，而當(dāng)輸出高壓氦氣時，又使冰球在數(shù)分鐘內(nèi)解凍并迅速升溫。由于氬氣與氦氣制冷或加熱均局限于針桿的尖端區(qū)域，針桿的其余部分有良好的冷熱絕緣性，因此不會對穿刺路徑上的組織產(chǎn)生嚴(yán)重?fù)p傷。

3、冷凍治療的最新監(jiān)測技術(shù)

熱電偶測溫儀首先用于監(jiān)測冷凍邊緣的溫度，用于防止產(chǎn)生嚴(yán)重的并發(fā)癥。在上世紀(jì)90年代，超聲成像技術(shù)為常用的監(jiān)測方法，并在腫瘤的治療中取得了很好的效果，由于超聲成像自身的局限性，如冰晶引起的成像陰影及不能顯示冷凍過程中病變的變化過程，使超聲成像應(yīng)用受到限制。磁共振成像可克服陰影的成像問題且可提供三維凍結(jié)區(qū)域，但費用昂貴使其不能得到廣泛應(yīng)用。電阻抗成像技術(shù)(EIT)是一項相對成熟的技術(shù)，為一種簡單有效而低廉的低溫治療監(jiān)測手段，其應(yīng)用于低溫治療有其顯著的優(yōu)點。液氮罐廠家

4、黑色素細(xì)胞分布在表皮的基底層能產(chǎn)生黑色素顆粒

黑色素顆粒的多少與皮膚顏色的深淺有關(guān)。黑色素顆粒能夠吸收紫外線，使深層組織免受紫外線輻射的損害。在皮膚的各結(jié)構(gòu)成分中，黑色素細(xì)胞對冷凍較為敏感。在研究豚鼠皮膚深度冷凍后的色素變化和黑色素細(xì)胞的分布時，發(fā)現(xiàn)在深冷凍的中心區(qū)皮膚出現(xiàn)了色素減退或脫失，光鏡下可見黑色素細(xì)胞消失，而在深冷凍的邊緣區(qū)卻出現(xiàn)了色素增加，光鏡下見黑色素細(xì)胞數(shù)目增加。提示冷凍區(qū)邊緣的冷凍劑量較中心區(qū)小。故Burge等認(rèn)為輕微的冷凍刺激可增加黑色素細(xì)胞的合成功能和使之前多巴胺陰性的黑色素細(xì)胞合成黑色素，而遷移至冷凍邊緣區(qū)的黑色素細(xì)胞能耐受次致死冷凍劑量從而合成大量的黑色素。

目前，可以把液氮冷凍分為兩類:①通過對細(xì)胞和組織無明顯損傷作用使局部皮膚治療溫度范圍在-1℃～6℃之間，從而產(chǎn)生某些生物學(xué)效應(yīng)以達(dá)到治療目的冷凍方法稱之為液氮淺低溫冷凍;②通過對細(xì)胞和組織產(chǎn)生損傷或壞死作用已達(dá)到治療目的的冷凍方法稱之為液氮深低溫冷凍。液氮淺低溫冷凍作用機(jī)制[16]。液氮罐廠家

4.1血管性因素由于較弱的冷刺激，局部血管先保護(hù)性收縮，復(fù)溫后毛細(xì)血管反射性擴(kuò)張，溫度升高，促進(jìn)了血管的新生和改善了血管的舒縮功能。

4.2神經(jīng)系統(tǒng)因素由于局部冷刺激，可通過神經(jīng)傳導(dǎo)，調(diào)節(jié)中樞神經(jīng)系統(tǒng)的功能;同時，又通過反射作用于植物神經(jīng)，也調(diào)節(jié)了皮膚血管的舒縮功能。

5、展望

液氮冷凍已在各科成為一種常規(guī)的治療方法，但由于這種療法也有一定的副作用和禁忌癥，隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，冷凍基礎(chǔ)理論和臨床研究深入地開展，促進(jìn)了現(xiàn)代化冷凍器械的溫度可控性的實現(xiàn)以及多種精巧形狀冷凍探頭的制造成功，拓展了冷凍外科的適應(yīng)癥及臨床應(yīng)用，在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。