恶性肿瘤是发病率、致死率最高的常见病、多发病之一。目前肿瘤治疗如手术、放疗和化疗，效果还不理想，且副作用很大。特别对于已发生转移的肿瘤，几乎没有有效的治疗方法。热物理治疗是通过外界能量介入破坏肿瘤的治疗方法，包括冷冻治疗和热疗。与传统治疗方法相比，它通过短时间内实现极高温或极低温达到破坏肿瘤组织的目的，具有微创性和副作用小等优势。但是冷冻治疗和热疗本身都有一定的局限性，大大限制了其临床应用。本文在本实验室已有研究的基础上，利用自主研发的新型冷热交替治疗仪，研究结合了冷疗和热疗的冷热交替热物理方法治疗肿瘤的生物学效应和机制。首先我们建立Balb/c小鼠4T1肿瘤模型模拟人体扩散型乳腺癌，并在接种21天时进行治疗。治疗方法为冷冻至-20℃保持5分钟，自然复温至8℃，加热至50℃保持10分钟。治疗过后，本研究利用血管成像技术三维层面上研究血管的变化；利用病理学切片分析的方法，观察肿瘤微环境中肿瘤细胞的坏死和凋亡、免疫刺激分子的释放、免疫抑制细胞浸润的变化以及淋巴细胞浸润的情况。然后，本文研究冷热交替治疗后荷瘤小鼠全身的抗肿瘤免疫响应；利用流式细胞术检测机体外周血参与免疫调节的细胞（MDSC）的动态改变；利用免疫荧光技术研究治疗后24天脾脏中参与免疫调节的细胞（MDSC、TAM、DC和T-cell）的改变。最后，为了证明冷热交替治疗的有效性，本文同时开展了相应的疗效研究。对照组包括：荷瘤对照组、手术切除组、冷冻治疗组（冷冻至-20℃保持15分钟）和热疗组（加热至50℃保持15分钟）。研究结果显示，冷热交替治疗可以最大程度破坏肿瘤血管和损坏肿瘤组织，同时可以上调表达HSP70和HMGB1，促进淋巴细胞的浸润，降低肿瘤微环境中免疫抑制细胞的数量，在原位肿瘤中激起了免疫响应的启动。更重要的是可以显著降低外周血和脾脏中MDSC的含量，同时脾脏中DC和CD8+T细胞大量增加，说明可以增强全身的抗肿瘤免疫。最终发现，冷热交替治疗不仅能治疗原位肿瘤，并且可以抑制二次肿瘤的生长，有可能成为将来治疗转移性肿瘤的新型热物理治疗方法。