冷凍治療過程中，組織和細胞經歷凍結、融化等過程是導致其損傷的關鍵因素。
1、冷凍降溫時的作用
緩慢降溫時，低溫損傷源于“溶液效應”(即高溶液/溶質濃度下，細胞嚴重脫水);快速降溫時，低溫損傷源于致命的細胞內冰晶形成。一些細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。
2、冷凍后復溫作用
快速復溫，組織在較高溫度的情況下，處于高濃度的電解質中，易于破壞;緩慢復溫，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胞膜。
3、細胞膜損傷
低溫使構成細胞膜的主要成分脂質-蛋白復合物變性，致使細胞破裂。
4、溫度休克
低溫引起的局部溫度突然下降致使細胞發生低溫性休克，引起細胞死亡。
5、血管性因素
冷凍引起血管痙攣，毛細血管內皮發生改變，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。冷凍區周圍動靜脈分流開放，也可造成血流減少，導致組織缺血缺氧性壞死。故有學者認為血管性因素所致微循環障礙是冷凍后組織壞死的主要原因。
6、臨界細胞容積學說
認為在冷凍區進展中，細胞水分喪失，細胞皺縮，只能耐受到最小容積。超過此極限，細胞就破壞，從而造成組織損傷。
7、凋亡 在冷凍的分子生物學研究過程中發現冷凍的邊緣區部分細胞有凋亡小體，部分細胞呈現凋亡過程。
二、液氮容器冷凍方法
1、液氮淺低溫冷凍：通過對細胞和組織無明顯損傷作用使局部皮膚治療溫度控制在-1℃～6℃之間，從而產生某些生物學效應以達到治療目的冷凍方法。液氮淺低溫冷凍作用機制：
(1)血管性因素：由于較弱的冷刺激，局部血管先保護性收縮，復溫后毛細血管反射性擴張，溫度升高，促進了血管的新生和改善了血管的舒縮功能;
(2)神經系統因素：由于局部冷刺激，可通過神經傳導，調節中樞神經系統的功能;同時，又通過反射作用于植物神經，也調節了皮膚血管的收縮功能;
(3)表皮增生。
2、液氮深低溫冷凍：通過對細胞和組織產生損傷或壞死作用以達到治療目的的冷凍方法。自增壓液氮罐
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