经支气管镜冷冻技术在呼吸系统疾病的治疗领域已取得了显著的成果。该技术利用低温冷冻的原理，对病变组织进行处理，已逐步在多种呼吸系统疾病诊治中广泛应用，包括冻融与冻切技术。随着支气管镜介入技术的不断进步，冷冻技术的应用范围亦逐渐扩大，其安全性与有效性也得到了提高。文章介绍了经支气管镜冷冻技术及其在儿科介入呼吸病学中的应用，旨在让更多儿科同行了解该技术，在呼吸介入治疗中更有效地应用该技术。
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1851年 Arnott[1]首先使用冷冻技术治疗肿瘤，开创了冷冻技术在肿瘤治疗应用的历史。Cooper和Lee[2]于1961年创制了一种自动冷冻器械，该设备配有一金属末端，温度可急骤降至-196 ℃，当时主要应用于患者体内多个部位恶性肿瘤局部低温坏死脱落的冻切治疗。自Neel等[3]将通过支气管镜引导下的冷冻治疗应用于气道内肿瘤治疗，从此开启了冷冻探针在支气管镜中的应用。随着支气管镜在临床日益推广应用，各种支气管腔内介入治疗技术同时也在蓬勃发展与不断突破。现对经支气管镜冷冻技术及其在儿科呼吸介入病学中的应用进展进行介绍。
经支气管镜介入冷冻探针的制冷原理是运用了Joule-Thomson效应，高压气体到达探针末端，通过微细孔节流，气体快速膨胀，在探针末端产生急剧降温，探针末端外部遇水或含水组织则迅速形成冰球产生冷冻效果。
由主机、致冷源、冷冻探头等部分组成。主机实际上就是一个可以调节冷冻气流的控制装置，并附有一个脚踏开关。冷冻治疗仪的控制面板上通常无太多参数可调节，应注意致冷剂压力状态显示表，当提示致冷剂不足时常表示已无法支持冷冻操作。
有液氮、氧化亚氮和二氧化碳。液氮虽能使冷冻探针末端的温度达到-196 ℃，但达到此温度可能需1 min 左右，冷冻探针末端降温过程相对缓慢。而氧化亚氮从高压储气瓶内释放后虽可迅速使冷冻探针末端温度达到-89 ℃，且不形成冰晶，但所需治疗费用较高。在室温条件下，液态二氧化碳从高压储气瓶内释放后会产生冰晶，对操作有一定影响，因其可产生-79 ℃的低温，相对安全，且价格低廉，故临床应用较多[4]。
冷冻探针是冷冻设备最关键部件，有可弯曲式冷冻探针和硬质冷冻探针两种，硬质冷冻探针主要用于硬质支气管镜，其由整根刚性金属制成，直径较大，3～5 mm，长度38～60 cm，与可弯曲冷冻探针相比，其特点为外径较大，制冷力强且快，单次冷冻范围大、效率高。可弯曲冷冻探针由柔性可弯曲材料制得探针主体，薄壁不锈钢管材进入气管，内含连接冷媒的内套管，探头直径有1.7、1.9和2.4 mm，末端长度约为7 mm，可以进入各种内窥镜的工作孔道；1.7、1.9 mm的探头可进入电子支气管镜的2 mm工作通道，更适合应用于儿童气道内疾病诊疗。传统可弯曲式冷冻探头较刚性冷冻探针观察范围有所扩大，但冷冻探针进入工作孔道使支气管镜的前屈角和后展角都受到一定限制，增加了达到双肺上叶、背段的难度。近年来，一种新型 1.1 mm 冷冻探针被引入，由于其更小的直径及更软的材质可以穿过更细的工作通道及组织间隙，从而更轻易到达肺周，继而获得更广的诊治范围[5]，这在儿童可弯曲内镜应用更具有优势。钱琨等[6]开展了使用1.1 mm新型冷冻探针行冷冻活检的最佳冷冻时间的研究，以及冷冻时间长短和冷冻探针规格如何影响组织量大小的一项离体实验，新型冷冻探针的优势是显著的，其较小的直径能够凭借足够的柔性更易到达肺上叶等常规冷冻探针难以到达的病灶处，同时减少出血情况的发生。虽然其单次获取组织量的大小与传统型号相比有所不足，但可通过灵活调节冷冻时间，从而获得和传统规格冷冻探针相似的组织量大小，需在临床上进一步进行验证。
冷冻破坏组织机制主要有即时效应、延时效应、免疫效应。即时效应：冷冻的物理效应可导致细胞内外冰晶形成，细胞内冰晶可破坏细胞结构，导致细胞内机能紊乱，这是细胞死亡的主要原因；细胞外冰晶则造成细胞内脱水引起细胞皱缩并最终导致蛋白质和酶变性，破坏细胞代谢，引起细胞死亡。冷冻时细胞存活主要取决于温度的高低、降温速度及复温速度，速冻缓融可使细胞最大限度坏死[7]。
延时效应：微小血管内冰晶阻塞，血流缓慢瘀滞，红细胞凝集，血管壁破坏，毛细血管栓塞，冷冻区域内阻了细胞的血液供应，缺血性损伤在冷冻治疗后数天中导致细胞坏死的这种生物效应即冷冻治疗延时效应[8]。
免疫效应：有研究表明，当被置于-5 ℃时，一些细胞将出现凋亡，部分冷冻外围区域的细胞较易发生凋亡，通过细胞凋亡，冷冻损伤过程进一步深入[7]。
即传统的冷冻治疗，将冷冻探针直接插入病变组织，穿透病变组织深度应达2～3 mm，如果病变组织坚硬致密，探针不能直接插入，可将探针抵住病变组织，踩动冷冻治疗仪脚踏板，探针末端在4 mm范围内出现一个冰球，然后松开脚踏板开始解冻过程，每一个冷冻/解冻循环应该持续大约1 min。然后在第一冷冻部位给予3个冷冻/解冻循环，然后在第一次冷冻部位周边5~6 mm处再给予3个冷冻/解冻循环以使2个冷冻部位互相有重叠，以此类推。冻融治疗采用速冻缓融的方法，以诱导组织坏死，使狭窄或阻塞部分组织坏死、脱落，从而达到支气管通畅、解除呼吸困难及消除气道阻塞的目的，但此种方法具有延迟性，组织坏死脱落往往在冷冻的数天后发生，并且由于冷冻后组织有一定水肿，气管狭窄可能会发生暂时性加重，所以其不能单独应用于处理腔内病变阻塞引起的急性气道梗阻[7]。
将冷冻探针经支气管镜直接插入病变组织内部，深度依病变大小而定，冷冻5～30 s后，直接提取附着在冷冻探针上的冰冻组织，此方法适用于较疏松的病变组织，当病变组织坚硬致密，探针不能直接插入时，可先使用电切切割后再插入冷冻探针实施冻切术。冻切较冻融治疗起效快，可迅速开通阻塞的气道，但冻切较冻融产生的出血风险大，因其冻切病变组织后可发生撕裂伤，出血量相对较多；如果病变组织含血丰富时要慎用此方法，因可能导致危及生命的气道出血。由于此方法常出血较多，一般建议在全麻硬质支气管镜下或可弯曲支气管镜结合封堵球囊下进行操作较为安全。该技术最先于成人科开展，2004年，Hetzel等[9]首先对气道内冻切技术进行了报道，他们为60例患者实施了冻切治疗，结果37例（61%）患者即刻实现了管腔的完全再通，另有13例（22%）实现了部分再通，总成功率达到了83%；大部分患者表现为自限性少量出血。2009年Schumann等[10]对225例曾接受冻切治疗的患者进行了回顾分析，225例患者中，少量出血9例（4%，经冰盐水或去甲肾上腺素处理后可止血），中量出血18例（8%，经氩离子凝固术处理可止血），没有严重出血的报道。Franke等[11]的研究也证明，冻切出血率较低，冻切是一项安全高效的技术。
目前尚有另一种非接触冷冻技术，即喷射式冷冻治疗，与传统冻融、冻切探针接触式冷冻技术不同，其是经7F导管输送液氮直接接触病变组织，导致组织在-196 ℃瞬间冻结，但在实操过程中存在严重气道问题[12, 13]，如严重气压伤和低氧血症，故在临床呼吸系统疾病中应用相对较少，但在胃肠道疾病中应用广泛[14]。
应用于肺部疾病诊断的传统经支气管镜组织学取材方法有3种，分别是针吸活检、活检钳活检和毛刷刷检。随着介入肺科学迅速发展，2008年德国的Hetzel等[15]对12例支气管内肿瘤患者实施了支气管内冷冻活检，证实了冷冻技术应用于支气管腔内病变取样的可行性，提出了冷冻活检概念。2009年Babiak等[16]在此基础上将冷冻活检进一步拓展至弥漫性肺间质疾病的诊断应用，开启了经支气管冷冻肺活检（transbronchial cryobiopsy，TBCB）在呼吸介入领域应用的新篇。近十余年来，国外应用经支气管冷冻技术对支气管腔内病变、间质性肺疾病、肺外周病灶、肺移植术后的监测等方面进行了系统的应用研究，报道文献数量近几年增加迅速，2018年初国外发表了“经支气管冷冻肺活检用于诊断弥漫性实质性肺疾病的专家共识”[17]。经支气管冷冻活检分为支气管腔内冷冻活检（endobronchial cryobiopsy，EBCB）和TBCB，前者针对支气管镜下可见的病变，主要位于气管和支气管腔内；而后者则针对支气管镜下不可见的外周肺病变。我国2010年开展EBCB技术[18]，2016年进行了TBCB[19]，并于2019年形成我国TBCB技术临床应用专家共识[20]。TBCB已逐渐广泛应用于国内成人间质性肺疾病的病因诊断[21, 22, 23]。然而，将TBCB应用于儿童呼吸系统疾病的安全性和有效性尚有待临床研究。Srikanta等[24]于2018年首次报道了1例10岁男童行TBCB最终确诊为肺表面活性蛋白C或三磷酸腺苷结合盒A家族成分3缺乏引起的儿童间质性肺疾病。北京大学第一医院儿科于2021年成功实施了世界首例11月龄婴儿TBCB，经过综合诊断并结合冷冻病理结果分析后，确诊为脯肽酶缺乏症伴巨细胞病毒肺炎[25]，术中及术后均无明显出血、气胸等并发症。该案例首次将TBCB应用于1岁以内婴儿。2021年Moslehi [26] 对28例接受TBCB的间质性肺疾病患儿进行回顾性分析，其中最小22月龄，获取的73份活检样本中，97%的样本量符合病理诊断要求，其病理诊断率为92.8%，常见的并发症为轻度出血13例（46.4%），中度出血 1 例（3.6%）、一过性低氧血症 11 例（39.3%）和支气管痉挛 8 例（28.6%），术后 3 d 内均未出现气胸。2022年秦旭等[27]报道1例12岁患儿进行了 TBCB，综合考虑抗合成酶综合征相关儿童弥漫性实质性肺病，首次详细描述儿童TBCB的操作，术后随访未出现并发症。上述研究表明，TBCB对儿童间质性肺疾病的精准诊断具有较好的有效性和安全性，但仍需要进行较大规模的临床实践来证实这项技术对患儿的可行性与安全性。
冷冻活检不同于传统取材方式，通过冻切方式，可以获取大块的标本组织，而且标本质量也较好，能保持标本内部组织结构完整性，较真实地反映组织的在体状态，提高了诊断阳性率。与传统取材方式相比，冷冻活检出血风险较高，需及时酌情使用封堵球囊、氩离子凝固术、冰盐水、肾上腺素止血等，必要时静脉使用止血药物。另外操作过程动作要轻柔，注意避免强行撕拉，以免损伤肺部大血管。另外，TBCB的并发症还有气胸、感染以及基础疾病急性加重等，严重时甚至有可能致患儿死亡，应引起高度重视。
经支气管镜冷冻治疗主要有冻融术，能够应用于气道内良恶性肿物、良恶性气道狭窄的治疗，能够对肉芽增生起到抑制作用，在临床上通常与热消融术协同运用；冻切技术可运用于良恶性肿瘤切除，还可用于清理气道内血栓、支气管塑型分泌物以及气道内良恶性肿瘤的切除。还可用冷冻方式协助冻取异物。结合儿童气道疾病谱重点介绍以下应用：
气管及支气管异物多见于儿童，尤其1～3岁婴幼儿，常可致肺不张、阻塞性肺炎、气道肉芽组织增生及狭窄等相关并发症。传统取气管支气管异物主要通过硬质气管支气管镜，可弯曲支气管镜钳取、网篮套取等手术方式。随着医疗技术的发展，经支气管镜冷冻取出异物也成为临床上一项重要技术，对于气道内血栓、支气管塑型等内生异物有较好疗效[28, 29, 30]。2017年杭金国等[31]报道应用经支气管镜冷冻取儿童气管异物72例，成功率100%。2018年张磊等[32]报道8例应用经支气管镜 CO2 冻取儿童肺段支气管异物，成功率也是100%，手术过程中及术后均无严重不良反应。
冷冻对含水组织敏感性较好，若在异物没有任何或足够含水量的情况下，可考虑在异物体上喷洒盐水后再行冻结异物。冻取操作需迅速果断且细致，操作时注意将金属探头准确置于异物表面的中央，并避免触及周围的组织，在连带拔出支气管镜和探针过程中，镜身应保持在支气管管腔中央，冻取中牵拉支气管镜和冷冻探针一旦发现受阻，说明已与气道黏膜相粘连，应立即停止操作，并及时复温至松动后再尝试，以避免粗暴的牵拉引起气道黏膜不可逆的撕裂损伤。
对于某些异物钳难以钳住或钳夹时易碎的异物，冷冻法取出异物较有优势，可与传统异物取出方法互为补充，结合具体情况应用，但冻取气道内异物的操作，操作者需要有良好的气管镜下冷冻治疗培训和充足的气道内冻取治疗的经验。
支气管结核在支气管镜下分为6型：炎症浸润型、溃疡坏死型、肉芽增殖型、瘢痕狭窄型、管壁软化型和淋巴结瘘型。研究报道，其中经支气管镜下冷冻治疗对溃疡坏死型和肉芽增殖型效果较好[33]。冷冻治疗除了冻取坏死物外，还有冻融的治疗作用。对于大块的病灶，用冷冻治疗效率高，效果好。Mu等[34]将76例肉芽增殖型支气管结核患者平均分为两组，一组使用抗结核药物联合冷冻治疗，另一组单独使用抗结核药物治疗。联合使用抗结核药物和冷冻治疗的38例患者均完全治愈，单独使用抗结核药物治疗的38例患者中有30例治愈，两组治愈比为1∶0.79，整个疗程需2个月，且无大出血等严重并发症发生。2021年张慧珊等[35]报道治疗10例儿童气管支气管结核，淋巴结瘘型8例、肉芽增殖型1例、炎症浸润型1例；其中8例行可弯曲支气管镜下冷冻疗法（包括2例联合应用硬质支气管镜术）。经支气管镜冷冻治疗1～3次后，患儿原堵塞的各支气管管腔均转为通畅，疗效显著，且均未出现严重并发症。2023年鞠春兰等[36]将36例气管支气管结核患儿根据治疗方法不同分成对照组（18例）和介入组（18例），对照组予以规范抗结核药物治疗和支气管镜灌洗及局部给药，介入组在对照组基础上行支气管镜下钬激光联合冷冻治疗，介入组临床症状、镜下及影像学疗效有效率均优于对照组，两组患儿均未出现大出血、气道穿孔、气胸等严重并发症。从以上临床研究可看出，经支气管镜冷冻治疗溃疡坏死型和肉芽增殖型支气管结核，不仅能尽快缓解患者的临床症状、促进病灶吸收、通畅呼吸道，还可有效控制肉芽组织增生，避免瘢痕纤维组织形成致气道狭窄或闭塞等不良后果。
儿童良恶性气道肿瘤并不少见，良性肿瘤以复发性呼吸道乳头状瘤、平滑肌瘤为常见，目前主要的治疗手段是内镜下切除，如冻切治疗。恶性气道肿瘤以原发性低恶性肿瘤为主，如黏液表皮样癌、炎性肌纤维母细胞瘤。冻切技术可应用于良恶性肿瘤切除，冷融可在冻切或热消融解除肿瘤对气道梗阻后对基底进行反复处理以减少肿瘤的复发。杨海明等[37]报道8例儿童原发性气道肿瘤行支气管镜介入治疗，4例为低度恶性支气管黏液表皮样癌，2例为炎性肌纤维母细胞瘤，1例为多形性腺瘤，1例为支气管平滑肌梭形细胞瘤。所有病例均经热消融切除肿瘤后于基底病灶处反复进行冻融治疗，以彻底清除气道残存肿瘤，术后随访2～4年，复发3例。目前气道恶性肿瘤内镜介入治疗复发仍是主要问题，治疗仍首选外科手术，但对于瘤体巨大严重阻塞气道、气管隆突附近或气管长段的恶性肿瘤，需及时选择呼吸内镜下的介入治疗以畅通气道。
倪彩云等[38]对22例肉芽及瘢痕组织致下气道阻塞和狭窄进行支气管镜下冷冻治疗，22例分别接受冷冻治疗1～4次，显效16例，有效5例，无效1例，总有效率95.5%.冷冻治疗术中及术后无并发症，经l～12个月随访未见病情复发，提示支气管镜下冷冻治疗肉芽及瘢痕组织导致的儿童下气道狭窄及阻塞安全有效。另外联合应用经支气管镜高频电切、球囊扩张和冷冻对插管后气管瘢痕狭窄治疗，采用高频电消除增生组织后配合冷冻治疗，可有效防止复发，达到治愈效果。
近年，随着儿科呼吸介入技术迅猛发展，冷冻设备的性能不断提升及冷冻探头设计更纤细，儿童经支气管镜冷冻技术得到快速发展，未来将更好的应用于儿童介入呼吸病学。
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