原文：Veterinary Clinics: Tumor Ablation

作者：William T.N. Culp, VMDa, *, Maureen A. Griffin, DVM

翻译：新瑞鹏百思动物医院 陈烽，佘源武

关键词：手术切缘局部区域治疗、介入肿瘤学、影像引导

影像引导下的肿瘤消融术已成为人类医学中控制肿瘤疾病的一种常见治疗方式。肿瘤消融是介入肿瘤学的一个高度发展的领域，消融技术和设备越来越广泛。因此，最近提出了关于术语和报告标准化的共识声明。肿瘤消融被定义为直接应用化学（非能量）或能量疗法（包括热和非热）治疗于局灶性肿瘤（或肿瘤），试图根除或大幅度摧毁地肿瘤。这些治疗重要的本质上是直接的，这区别于其他通过血管内或内镜下进行的介入肿瘤学技术。为了提供有效和安全的肿瘤消融治疗，基于影像的计划和指导（通过超声、计算机断层扫描[CT]、磁共振[MR]、正电子发射断层扫描-计算机断层扫描和/或透视）是至关重要的。肿瘤消融技术在微创手术或作为开放性手术的辅助手段方面具有潜力。

历史上，主要的肿瘤消融类别（基于作用机制）包括化学消融和热消融。然而，最近肿瘤消融技术已经扩展到包括不属于上述这些类别的治疗策略，如不可逆电穿孔（IRE），它是一种基于能量的消融技术，非热的也非化学的。因此，一种新的肿瘤消融分类方案将所有目前的消融方式纳入到化学（非能量）消融和基于能量的（热和非热）消融的亚组中。化学消融包括将化学化合物注入病变，从而由于药物的直接毒性而导致坏死。基于能量的热消融包括基于高温的策略，如射频（RF）消融、微波消融、超声消融和激光消融，以及导致肿瘤细胞死亡的基于低温的策略（即冷冻消融）。基于能量的非热肿瘤破坏模式，如不可逆电穿孔，涉及能量应用，而没有显著的热贡献，从而导致肿瘤破坏。根据组织损伤机制，一些肿瘤消融方式可能有上述两种模式。最终，共识指南建议根据肿瘤消融术的主要作用机制进行分类。

人类医学中肿瘤消融的常见适应症包括肝脏、肾脏、骨骼和肺部肿瘤。对于化疗或放疗失败或因肿瘤特征或患者共病不适合手术的患者，肿瘤消融是一种重要的局部疾病治疗方式。肿瘤消融术被用于人类患者中那些容易被定位的小肿瘤的一线治疗。一般来说，肿瘤消融的主要目标是在特定的靶体积内根除所有肿瘤细胞，同时尽可能保留周围的正常组织。在大多数情况下，建议对明显肿瘤边界以外的正常组织的消融治疗边缘为0.5cm至1.0cm。由于治疗精度的能力和最大限度地保留正常的周围组织，肿瘤消融已成为许多患者的一个重要的肿瘤治疗选择。肿瘤消融术也已成为缓解骨骼转移和激素活跃的神经内分泌肿瘤患者的重要治疗方法。决定肿瘤消融方式的重要因素包括器官受影响程度、肿瘤类型、大小和分布模式、肿瘤与易受伤结构的接近程度、患者因素、系统可用性和操作者经验。

在伴侣动物中使用消融技术仍然很少，关于这些治疗的现有文献是稀缺的。许多最早的关于对伴侣动物的消融术的报告评估了用于治疗良性疾病（如甲状旁腺结节）或实验性诱导的病变的技术。关于使用消融技术治疗犬和猫自发性肿瘤的新信息正在出现，随着这些方法的频繁使用，这个数据库将继续增长。

化学消融是最早的肿瘤消融方式之一，尽管热消融技术最近变得更加广泛，但化学消融仍然是小肿瘤和临床病例的有效治疗选择，在这些病例中，热消融技术是禁忌的。此外，与化学消融相关的简单性和降低的成本使其在发展中地区成为一个有吸引力的替代方案。最常用的化学烧蚀物质是乙醇，乙酸是一种较不常用的替代品。化学消融通过直接和间接的机制导致肿瘤坏死。直接肿瘤细胞坏死是由于细胞质脱水和蛋白质变性；间接肿瘤坏死是由于进入局部循环，随后的血管内皮坏死和血小板聚集，导致血管血栓形成和肿瘤缺血性坏死。

进行化学消融所需的设备包括影像引导（通常通过超声或CT），号单端孔或多侧孔针到达肿瘤远端部位，以及化学制剂。待注入化学剂的体积根据球形体积计算；通常在此方程中使用的肿瘤半径上加0.5cm，以获得足够的肿瘤治疗边缘。针可以在注入化学品时重新定位，或者可以将几根针放置在多个注入化学品的位置。如果使用CT，化学烧蚀化合物通常与少量碘化造影剂结合，以增强治疗的可视化。化学消融可以通过单一治疗进行，也可以通过多个治疗阶段的分阶段程序进行。

化学消融被认为对原发性肝细胞癌的治疗比对肝转移性疾病更有效，因为肿瘤特征的差异(原发性肝肿瘤的组织组成较软，而转移性疾病的典型致密纤维结构)，以及常见的肿瘤包膜或假包膜围绕原发性肝细胞肿瘤（而非转移性病变），可以限制扩散和增加肿瘤目标的化合物的浓度。由于扩散能力有限和小血管血栓形成的程度有限，直径大于3cm的肿瘤是人类使用化学消融的禁忌症。最终，由于乙醇灌注治疗肝转移性疾病的疗效较差，不建议使用乙醇消融术。乙醇消融的另一个缺点是其分布较差、不均匀，在多种肿瘤类型中疗效有限。

伴侣动物乙醇消融的主要适应症是甲状腺和甲状旁腺组织的治疗。最早的研究评估了8只犬甲状旁腺结节对乙醇消融术的反应。在这项研究中，一根针插入肿块，注射了96%的乙醇。不良反应在这个队列中很少见。在最近一项更大的研究中，只被认为有功能性甲状旁腺结节患犬接受了经皮乙醇消融治疗。在这些犬中，95%的乙醇被经皮注射到甲状旁腺结节中。由于初始治疗失败或出现额外的结节，有3只犬需要进行第二次治疗。总共，27例手术中的23例出现了高钙血症的缓解。没有围手术期或术后立即的不良反应；并发症包括短暂的吞咽困难和唾液过多，在手术后两天消失，一只犬颈部囊肿在穿刺和引流后没有复发。在另一项研究中，15只犬接受了乙醇消融术治疗甲状旁腺功能亢进。在这些犬中，87%被认为已经成功治疗；然而，这一比例低于接受手术切除甲状旁腺或射频消融术的犬。

在一项对7只猫进行乙醇消融治疗甲状腺结节和治疗甲状腺机能亢进的研究中，结果被认为很差。一只接受双侧甲状腺乙醇注射的猫死亡。在其他6只猫中，甲状腺机能亢进仅得到了暂时性的控制，并遇到了许多不良反应，包括发音困难和喉部麻痹。

在犬中有其他肿块和/或囊性病变经皮使用乙醇消融术进行治疗。对一只患有肾囊肿的犬，用95%乙醇治疗，手术成功，没有遇到不良反应。然而，在另一只犬的胰腺假性囊肿中输注乙醇后，发生了低血压休克和死亡。对于其他部位高度囊性或囊肿病变的肿瘤，需要进一步研究是否乙醇消融是一种安全有效的辅助治疗方式。

热消融方式的目的是通过增加或降低局部温度，足以引起不可逆的细胞损伤，从而导致肿瘤细胞死亡。超热消融方式通过电磁（如射频、微波或激光）能量或超声波能量产生热量。冷冻消融技术导致局部温度低于冰点，导致肿瘤细胞死亡。在不同的环境中加热或冷却大量组织以导致肿瘤细胞凝固性坏死，有几个因素是重要的，包括能量沉积的大小、局部组织相互作用以及诱导热损伤前的热损失程度。最终，细胞温度和细胞死亡之间的复杂关系是多因素的，并受到温度、暴露时间、灌注、血管凝血、辅助治疗和细胞脆性的影响。

一般来说，对于热消融，靶组织引起凝固性坏死的典型目标温度大于50℃-55℃，靶体积外的温度迅速降低，避免影响正常组织。当温度大于45℃时，会发生细胞蛋白变性，细胞膜出现功能障碍，导致不可逆的凝固性坏死。研究表明，温升超过45℃与凝固性坏死率呈指数关系；在45℃时20至30分钟内发生坏死，50℃至55℃时5分钟内，60℃至110℃立即发生坏死；在温度大于100℃至110℃时，组织发生汽化和碳化。组织内的超热消融区是主动加热和被动加热的结果。当热消融源直接在该位置产生热量时，就会发生主动加热，从而导致细胞死亡；当从热消融源通过组织传导导致细胞死亡时，就会发生被动加热。在组织目标体积内减少热量产生的因素包括组织烧焦、显著的局部血流和离热源更远的距离。

2.1 射频消融术

射频消融使用发电机在间隙电极之间产生交流电（通常在200Hz和1200Hz之间）；如果使用单极射频消融，电流通过局部电极传输，并通过皮肤上的接地垫返回，而如果使用双极射频消融，电流在两个间隙电极之间振荡，而不使用接地垫。由于与组织相关的电阻抗，电流流动导致相邻组织内离子的快速振荡，从而导致电极附近高电流密度区域的摩擦加热(s)；这就是所谓的焦耳效应。通过传导进行的热扩散可以使烧蚀区进一步增长。因此，射频消融作为一个闭合电路，其中电流回路由发电机、电缆、电极、作为电阻元件的组织和接地垫（在最常用的单极射频消融）组成。通过该技术获得足够的热量导致肿瘤细胞凝固性坏死，目标是合并0.5厘米至1厘米的无肿瘤边缘。由于快速和过热会导致组织干燥和烧焦，从而限制了能够产生热量的离子的数量，发电机需要经历多次控制功率、电流和温度的增加，以控制和限制过热。

进行射频消融所需的设备包括影像引导（通常是超声和/或CT）、放置在肿瘤组织中的针头内的电极、发生器和接地垫。有多种商用射频消融设备。发电机提供了发电、控制和用户界面等重要功能。电极设计多种多样，包括带有裸露金属尖端组件的直绝缘针和多片电极；多个尖端可以实现更大的消融区域和更快速的加热。用于单极射频消融的接地垫被设计为为通过皮肤的电流提供一个大的耗散表面；如果放置不均匀或使用的焊垫数量不足，可能会导致皮肤烧伤伤口。

射频消融的两个主要缺点已经被描述，并降低了射频消融对有效治疗多种肿瘤的适用性。首先，射频消融的本质涉及到一个自限性的过程。射频消融产生水蒸气、干燥和炭化，这逐渐导致组织阻抗的增加，从而降低施加额外电流的能力，并限制消融区可达到的温度。其次，在大多数组织中，通过传导的传热是一个缓慢的过程，即使是很小的对抗过程（如局部组织灌注和通气），克服它的能力也很有限；随后，射频消融区可能会因局部组织环境的不同而发生显著变化。例如，充气的肺至对电流流动有高阻抗和热传递差，从而减少了射频消融区的功率输送和增长。增加功率和消融时间可以帮助对抗这些限制，但最终射频消融通常不推荐用于肺肿瘤的消融。为了克服射频消融的这些物理缺陷，已经进行了多种改变，包括提高消融区大小的方法（通过内部电极冷却；可扩展、多片或聚集电极；以及快速改变多电极方法），并包括使用盐水注入和高功率发电机。虽然这些方法已经改善了射频消融的整体性能，但它们也可能与并发症的风险增加相关，如皮肤烧伤和间接损伤。

与乙醇消融一样，射频消融的疗效评估主要用于犬猫患者，以治疗甲状旁腺和甲状腺疾病。目前，兽医文献中有5项描述经皮射频消融治疗甲状旁腺结节的研究。总的来说，控制高钙血症的结果是有希望的，但需要适当的病例选择，因为更大的肿块和甲状腺功能减退可能是该治疗的禁忌症。

使用射频消融治疗肺部和前列腺肿瘤也已在兽医文献中描述。在在一项关于实验性犬肺肿瘤的研究中，经皮射频消融治疗5个单个的肺结节和3个簇状的肺团块，每簇均含有3个肺结节（共14个肿瘤）。经皮射频消融技术上均成功；然而，一只犬消融后遇到气胸且危及生命。在对切除的肺叶的组织病理学评估中，射频消融后未发现存活的肿瘤。在一只被诊断为前列腺癌的犬（肿块为1cm×1cm×1.1cm），接受了淋巴结切除（从先前诊断的肛囊腺癌转移），并通过对直接可见的前列腺肿瘤进行射频消融。术中放置射频消融电极，并成功进行消融；该犬围手术期未发生并发症。

2.2 微波消融

微波消融需要将微波电磁能量（300MHz到300GHz，但最常见的是915MHz或2.45GHz）通过天线进入肿瘤。电磁场的形成导致水分子在磁场中的取向（由于水分子的弱不等偶极子性质）当施加振荡微波场时，极性分子(主要是水)随着振荡场不断排列，从而增加动能和温度，引起肿瘤凝固性坏死。因此，微波加热是通过介质滞后（旋转偶极子）产生的，而不是通过射频烧蚀的焦耳加热机制。当极化离子在磁场中获得动能并与其他离子碰撞时，微波烧蚀进一步产生热量。

进行微波消融所需的设备包括影像引导（通常为超声和/或CT）、微波发生器、柔性同轴电缆和微波天线，不需要接地垫。目前有多种商业上可用的微波消融设备，并且存在三种类型的微波系统：第一代系统缺乏主动天线冷却，第二代系统包含主动天线冷却但发电机功率有限，第三代系统同时具有主动天线冷却和大功率发电机。微波天线的设计对烧蚀区的大小和形状有重要的影响，并且已经创造了多种天线形式，以多种方式来控制能量的传递。

与电流相比，微波能量辐射到所有生物组织，而不考虑电流阻抗（如骨骼、肺部和烧焦或干燥组织）。因此，对于高阻抗组织、肺部、骨组织和肿瘤等组织，微波消融可能是比射频消融更理想的消融方式。相对于射频电流相比，微波可以在施加器周围更大的组织体积中持续产生热量，而与射频电流相比，微波能量能够在多种组织类型中产生更快、更高的温度和更大的消融区。微波消融加热组织比射频消融更有效，不需要接地垫，多个天线可以同时使用，多个天线以协同方式放大消融效果。微波消融术所获得的热分布也可以更容易地克服肿瘤附近大血管的热汇效应。这些发现表明，微波消融与射频消融相比具有显著的临床优势。一般来说，微波消融更快，达到更高的温度，无论组织类型如何，都能获得更一致的结果，对散热器相对不敏感，与射频消融相比，能够产生更大的消融区域。与微波消融相关的挑战包括较少的临床数据和这种消融技术的经验，因为它最近才引入了肿瘤消融领域（尽管已经随着许多临床研究的机构迅速改变），潜在的更大的消融区域可获得安全使用微波消融的学习曲线，以及临床微波消融系统的显著差异，导致性能特征的差异。此外，微波系统使用比射频系统使用更大的电缆，而且微波天线容易过热，因此推荐使用冷却机制来保护沿着天线的表面结构。

最近的兽医消融文献集中在微波消融的使用。相对于射频消融，微波消融可能在伴侣动物中具有优势，如能够产生更高的肿瘤内温度、更大的肿瘤消融体积和更快的消融时间。此外，通过微波消融术，多个涂抹器可以同时放置在较大的肿瘤中，并且不需要接地垫，这对较小的患者尤其有益。

在最近的两项研究中，微波消融术与手术技术相结合。一例犬四肢骨的骨肉瘤引起的转移性肺病变，经胸腔镜协助下微波消融治疗成功，未发生手术并发症。这只犬在治疗前出现肥厚性骨病，并在治疗后40天内消失。5只在患有肝肿瘤的犬腹中线开腹后在肿瘤中放置微波消融天线；这些犬没有遇到与微波消融相关的并发症。进一步研究使用微波消融术治疗伴侣动物的肝肿瘤是有必要的。

微波消融需要将微波电磁能量（300MHz到300GHz，但最常见的是915MHz或2.45GHz）通过天线进入肿瘤。电磁场的形成导致水分子在磁场中的取向（由于水分子的弱不等偶极子性质）当施加振荡微波场时，极性分子(主要是水)随着振荡场不断排列，从而增加动能和温度，引起肿瘤凝固性坏死。因此，微波加热是通过介质滞后（旋转偶极子）产生的，而不是通过射频烧蚀的焦耳加热机制。当极化离子在磁场中获得动能并与其他离子碰撞时，微波烧蚀进一步产生热量。

进行微波消融所需的设备包括影像引导（通常为超声和/或CT）、微波发生器、柔性同轴电缆和微波天线，不需要接地垫。目前有多种商业上可用的微波消融设备，并且存在三种类型的微波系统：第一代系统缺乏主动天线冷却，第二代系统包含主动天线冷却但发电机功率有限，第三代系统同时具有主动天线冷却和大功率发电机。微波天线的设计对烧蚀区的大小和形状有重要的影响，并且已经创造了多种天线形式，以多种方式来控制能量的传递。

与电流相比，微波能量辐射到所有生物组织，而不考虑电流阻抗（如骨骼、肺部和烧焦或干燥组织）。因此，对于高阻抗组织、肺部、骨组织和肿瘤等组织，微波消融可能是比射频消融更理想的消融方式。相对于射频电流相比，微波可以在施加器周围更大的组织体积中持续产生热量，而与射频电流相比，微波能量能够在多种组织类型中产生更快、更高的温度和更大的消融区。微波消融加热组织比射频消融更有效，不需要接地垫，多个天线可以同时使用，多个天线以协同方式放大消融效果。微波消融术所获得的热分布也可以更容易地克服肿瘤附近大血管的热汇效应。这些发现表明，微波消融与射频消融相比具有显著的临床优势。一般来说，微波消融更快，达到更高的温度，无论组织类型如何，都能获得更一致的结果，对散热器相对不敏感，与射频消融相比，能够产生更大的消融区域。与微波消融相关的挑战包括较少的临床数据和这种消融技术的经验，因为它最近才引入了肿瘤消融领域（尽管已经随着许多临床研究的机构迅速改变），潜在的更大的消融区域可获得安全使用微波消融的学习曲线，以及临床微波消融系统的显著差异，导致性能特征的差异。此外，微波系统使用比射频系统使用更大的电缆，而且微波天线容易过热，因此推荐使用冷却机制来保护沿着天线的表面结构。

最近的兽医消融文献集中在微波消融的使用。相对于射频消融，微波消融可能在伴侣动物中具有优势，如能够产生更高的肿瘤内温度、更大的肿瘤消融体积和更快的消融时间。此外，通过微波消融术，多个涂抹器可以同时放置在较大的肿瘤中，并且不需要接地垫，这对较小的患者尤其有益。

在最近的两项研究中，微波消融术与手术技术相结合。一例犬四肢骨的骨肉瘤引起的转移性肺病变，经胸腔镜协助下微波消融治疗成功，未发生手术并发症。这只犬在治疗前出现肥厚性骨病，并在治疗后40天内消失。只在患有肝肿瘤的犬腹中线开腹后在肿瘤中放置微波消融天线；这些犬没有遇到与微波消融相关的并发症。进一步研究使用微波消融术治疗伴侣动物的肝肿瘤是有必要的。

在作者的诊所，一只犬的肾脏肿块经皮微波消融治疗。在这只犬中，一个单独的左肾结节（1.1cm×1.2cm×1.4cm）被细胞学上确定为癌，并在结节中放置了微波消融天线，没有遇到并发症，这只犬在消融后存活了近3年。

2.3 激光消融

与射频和微波消融类似，激光能量导致电磁加热，使肿瘤细胞的凝固性坏死。通过基于激光的热消融，细胞中的组织特异性发色团能最佳地吸收特定波长的激光能量，这些被吸收的能量随后在发色团内转化为热量，并通过传导到邻近组织而扩散。激光穿透深度和热传导的深度通过这种方式影响烧蚀区。激光烧蚀所需的设备包括影像制导、电源、激光介质和反射镜。最常用的激光器件是Nd-YAG，它产生的波长为1064nm。

几个病例系列记录了使用激光消融作为一种治疗伴侣动物管腔阻塞性疾病。在迄今为止规模最大的研究中，38只继发于移行细胞癌（TCC）的梗阻或潜在梗阻的犬接受了近红外二极管激光消融治疗。在激光消融术中遇到了一些并发症，包括尿淋沥、膀胱尿道交界处狭窄、下泌尿道和尿道造口部位的TCC种植和尿道渗透。尽管这组犬的中位生存时间为380天，但这种手术存在巨大的风险（如尿道渗透和腹部结构的散播），潜在益处是否大于这些风险仍有待确定。在另一项研究中，二氧化碳激光与化疗联合使用，治疗了8只患有下泌尿道路TCC的犬。该研究的研究人员确定，与单独化疗相比，激光消融辅助化疗可以更好地解决临床体征。此外，两项独立的研究已经将激光消融术用于治疗犬的肺狼尾旋线虫相关的食管肉瘤。在这些研究中，激光消融作为一种姑息治疗选择是成功的，与传统的对这些肿瘤的手术治疗相比，其发病率更低，住院时间更短。使用二极管激光也成功消融了在犬上的气管骨软骨瘤。

2.4 超声消融

高能聚焦超声（HIFU）是一种较新的消融方式，它使用带有压电换能器的体外超声探头，发出聚焦的声能束以靶向病变。聚焦声波的机械振动随后在组织内转化为热量，接着发生凝固性坏死。虽然HIFU消融的细胞毒性机制本质上主要是热的，但当组织中的空化（次于高强度声脉冲形成）迅速生长，然后崩溃，随后向周围组织释放冲击波时，就会发生机械细胞损伤。在持续3秒或更短的强烈脉冲后，靶组织内的温度迅速升高，坏死形成椭圆形区域(超声)，其长轴与超声束平行。在0.8MHz-5MHz的频率范围内，组织中的超声波波长约为2mm-0.3mm，这样在焦平面内距离光源时，就可以产生高强度的小区域。

HIFU消融所需的设备包括成像引导（如MR或超声波）、换能器、信号发生器、放大器、匹配电路、功率表，以及潜在的换能器冷却方法。四种类型的设备被设计来优化HIFU消融治疗的广泛应用：体外、经直肠、间质和经皮；一些研究者建议将间质超声消融与HIFU分开分类，因为通过放置在目标组织内的涂抹器可以更直接和侵入性地施加能量。使用体外HIFU设备的适应症包括不被骨或空气包围的浅表和良性肿瘤（如子宫肌瘤和平滑肌瘤）。使用经直肠HIFU设备的适应症包括前列腺肿瘤。使用间质超声消融装置的适应症包括胆道和食道肿瘤。经皮HIFU设备的适应症包括更深的肿瘤，尽管目前临床适用性有限。

HIFU的一个优点是在消融的聚焦区，其产生的侧支损伤最小，而超声传播路径中的组织基本不受影响。此外，与其他热消融技术不同，通过HIFU进行的消融可能是无创的，并且不需要经皮将探针插入靶组织。传感器可以放置在体外的皮肤上（用于治疗肝脏、肾脏、乳房、子宫、胰腺、大脑和骨骼肿瘤），也可以放置在直肠内（用于治疗前列腺肿瘤）。HIFU的限制包括潜在的由于超声外显导致的更深部病变的治疗，潜在的损伤组织（如皮肤烧伤、周围神经损伤和肠道损伤），由于散射和反射HIFU波，和有限的使用区域受呼吸运动（由于缺乏精度）或深骨（由于声波阴影）。此外，超声波的传播受到凝血、干燥和蒸汽形成的限制，因此需要仔细规划以确保足够的肿瘤覆盖消融治疗。最终，HIFU为基于热能的组织消融提供了一个有吸引力的选择，因为它提供了所有技术中侵入性最小的，而且随着最近多项研究和新设备和技术的出现，HIFU消融领域正在迅速发展。

使用超声消融术已被描述在治疗一些犬类实体肿瘤。磁共振引导聚焦超声（MRgFUS）已被用于治疗犬的肝细胞癌。对这只犬进行了四次为期8周的MRgFUS治疗；第四次治疗后3周，肿瘤被手术切除。MRgFUS技术在靶向肿瘤方面具有较高的靶向精度。在另一项研究中，11只犬接受了HIFU治疗实体肿瘤，其中有几只是TCC。其中许多犬的临床症状有所改善；特别是，HIFU导致4只患有出血性肿瘤的犬停止出血。

2.5 冷冻消融

与基于超热能量的消融术技术相比，冷冻消融术使用冷损伤来产生细胞毒性效应。冷冻消融系统利用了焦尔汤姆森效应。在这个过程中，当液化气体冷冻剂（通常是氩气）从内部供给线移动到内部膨胀室时，它会在冷冻探针的远端产生一个散热器，将探针冷却到160℃或更冷的温度。热通过被动热扩散从组织转移到冷冻探针中。经过一段时间的冷冻后，低温探针加热和解冻组织通常通过相同的系统，通常是使用高温氦进行。冷冻消融后细胞死亡所需的温度在-20℃和-40℃之间，这个温度必须出现在肿瘤周围以外1cm处，以实现肿瘤的完全消融。冷冻损伤的不同区域和机制已被记录下来，包括直接细胞损伤、血管损伤和缺血、细胞凋亡和免疫调节。直接损伤发生在冷冻病灶中心，细胞外空间向内形成冰，随后渗透细胞收缩，细胞内形成冰晶，导致冷冻病灶中心的凝固性坏死。血管损伤也发生在冷冻区中心，内皮细胞损伤、血小板聚集和微血栓形成、血管收缩和血管通透性增加；随后的缺血导致进一步的凝固性坏死。可逆损伤发生在亚致死低温的外周区域，细胞凋亡发生在该区域。此外，冷冻消融可以诱导复杂免疫调节，其机制为增加和降低抗肿瘤免疫力。

冷冻消融所需的设备包括影像引导（超声实时监测冰球形成或CT、Mr监测组织对比度的变化）、压缩氩气冷却、可能的氦气解冻（一些最近的系统不需要氦气）、低温探头、热传感器和控制高压气体通过低温探头循环的控制台。肿瘤大小影响使用的冷冻探针的数量和分布；一般探针应放置在肿瘤边缘1cm范围内，与其他探针的距离不大于2cm。执行多次冷冻周期会导致更大的细胞死亡，但在超过两个冷冻周期的益处有限。

冷冻消融术的优点是，很容易通过超声、CT和Mr成像显示扩张的冰球（消融区），从而比许多基于热的消融方式更精确地监测治疗。冷冻消融术的另一个优点是，由于与组织和神经冷却相关的麻醉效果，与热消融术相比，疼痛往往更小；因此，许多人类患者的冷冻消融不需要全身麻醉。冷冻消融术的另一个好处是，每个冷冻探针都可以独立发挥作用，从而允许根据单个肿瘤的大小、形状和位置提供个体化的治疗方案。虽然冷冻消融术会导致小血管血栓形成，但大血管通常可以保留，这允许周围组织保持存活，但也发生潜在的肿瘤溶解综合征和散热器效应。在冰球融化后，消融区被重新灌注，这导致细胞碎片迅速释放到体循环中；因此，冷冻消融（冷冻休克）可以出现全身并发症，这对于热消融是罕见的。此外，与射频和微波烧蚀不同，冷冻烧蚀装置不提供直接或主动冷却的区域，随后，冷冻探针的表面积限制了冷却效率。因此，治疗肿瘤通常需要多个冷冻探头，消融时间通常比微波或射频消融的时间更长。冷冻消融术的其他潜在缺点包括与其他方式相比，消融区域相对较小，以及由于缺乏大血管血栓形成和凝血而可能增加出血性并发症的风险。此外，由于冷冻组织的脆性，如果扭矩过大或冷冻探针移位，冷冻组织的脆性会导致器官骨折，从而导致出血。

在伴侣动物中，头部肿瘤最常见的目标是通过冷冻消融治疗。已在一只犬身上描述了鼻腺癌的长期控制。此外，冷冻消融术联合经动脉栓塞和全身化疗可使犬上颌纤维肉瘤出现部分缓解。

不可逆电穿孔使用通过电极传输的短时间（微秒至毫秒）、高压、电流（高达3kV/cm）的重复脉冲，导致不可逆的细胞膜损伤和凋亡；因此，细胞死亡的原因与热量的产生无关。由于IRE治疗脉冲的持续时间很短，因此精度很重要，在治疗期间不可能进行调整。不可逆电穿孔消融区通常很尖锐，消融组织和未消融组织之间有清晰的界限，这对于精确控制消融区很有价值。IRE所需的设备包括影像制导（如超声波）、IRE电极、脉冲发生器和电路。

与热消融治疗相比，IRE的优点包括消融区的精确控制特性，侧支组织损伤最小，治疗时间短，散热系统（如大血管）对消融区的影响更小。与其他消融方式相比，IRE的缺点包括成本高、复杂性高和侵袭性高，因为需要多个精确平行对齐/定位的应用器。IRE的另一个缺点是，当使用超声时，与IRE相关的成像特征通常会延迟(可达几分钟)，尽管当IRE的特征成像结果可视化时，相对于热消融成像，可能存在较少的伪影(如微泡)。此外，在进行IRE时，由于离子转运改变可能导致肌肉收缩和心律失常，应考虑可能需要全身麻醉。也存在IRE电极插入点周围缺乏凝血，这可能会增加出血并发症的风险。

IRE在兽医患者中的临床应用报道较少。在第一个描述的病例中，IRE被用于治疗颅内胶质瘤。这种治疗可减少肿瘤体积，改善颅内高压；由于IRE的积极作用，这只犬能够接受放疗以进行进一步的治疗。最近，IRE被用于治疗7只患有神经胶质瘤的犬；7只犬中有6只没有发现直接的神经毒性。IRE治疗后改善了操作量表，五只犬中有四只出现了可量化的靶病变，并观察到了客观的肿瘤反应。最后，一只位于股骨附近、坐骨神经和股动脉附近的软组织肉瘤的犬接受了IRE治疗。这只犬在消融后6周出现完全缓解，临床症状有明显改善。