沉陽液化氣冷凍療法是一種利用低溫作用于組織而引起壞死的方法，從而達到治療目的。這是一個生化過程。當人體組織在低于0°C的低溫下使用時，組織中的水會凍結形成冰晶。當操作溫度不是很低時，組織緩慢冷卻，并且冰晶主要形成在細胞外部。當工作溫度非常低時，組織迅速冷卻，并且冰晶主要形成在細胞內部。冰晶對細胞的致死作用更大，因此制冷劑溫度越低，對細胞的損害作用越大。冰晶可以對細胞造成機械損傷，組織中的水凍結，細胞脫水，電解質濃度導致細胞中毒和死亡。凍融期對細胞死亡具有更重要的影響。當冷凍和解凍時，細胞之間的冰晶首先融化，從而吸收大量周圍的熱能，導致細胞繼續冷凍并形成更大的冰晶。緩慢解凍可以增強并延長這種效果。大的冰晶會嚴重破壞細胞，同時使細胞在濃電解質環境中停留更長的時間，并加速細胞死亡。因此，緩慢解凍對組織更具破壞性。與解凍速度有關的因素包括制冷劑的溫度，冷凍療法的長度，組織的水含量和熱導率以及組織的血液供應是否充足。如果血液供應充足，則解凍速度會加快。低溫會導致血液循環異常，這是冷凍導致組織壞死的另一個因素。低溫會引起血管收縮，血流變慢，然后形成血栓，阻塞血流，低溫會直接損傷血管，引起血管內皮細胞水腫，壞死，甚至細胞溶解，引起組織缺血甚至死亡。此外，低溫會使脂質-蛋白質復合物（細胞的主要成分）變性，從而導致細胞破裂。低溫會導致局部溫度突然下降，并對細胞造成溫度沖擊，這也是冷凍導致細胞死亡的原因。將組織冷凍到冰球中，然后自然融化，這是一個凍融循環。實驗和臨床證據表明，多個凍融循環比一個凍融循環具有更大的破壞作用，從而加深了冷凍深度并降低了活細胞的存活率。制冷劑接觸組織的溫度最低，并且溫度逐漸向邊緣升高。通常認為，用于細胞死亡的低溫的最高溫度線是-20℃。各種電池對低溫的敏感性不同。例如，色素細胞更敏感，而皮膚組織，骨骼組織和神經組織則更耐受。