Evaluation of the Influence of Temperature-controlled Cryotherapy on the Biophysical Properties in the Skin of Healthy Subjects = 온도 제어 냉동치료가 건강한 피부의 생체물리학적 특성에 미치는 영향 평가

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

Background: Temperature-controlled cryotherapy (TC) is an emerging modality that allows for the standardized application of sublethal cooling, but its effects on the biophysical properties of healthy skin are insufficiently characterized. A comprehensive understanding of these changes is essential for developing mechanism-informed therapeutic protocols.
Objective: To evaluate the changes in the biophysical properties of healthy human skin following a single session of TC with varying cooling parameters.
Methods: In this prospective, within-subject controlled study, 20 healthy volunteers received a single session of TC on the abdomen. Nine protocols were applied on each subject, combining three target temperature (0, -3, and -5°C) and three time-at-target (TAT) durations (1, 2, and 4 seconds). Erythema index (EI), melanin index (MI), gross elasticity (R2), and skin pH were measured using noninvasive devices at baseline, 72 hours, 1, 2, and 4 weeks post-treatment.
Results: EI showed a significant increase in the -3°C and -5°C groups throughout the 4-week follow-up period (p < .01). MI exhibited a delayed increase, with significantly higher values observed in the -3°C and -5°C groups versus 0°C, and in the 2-second and 4-second groups versus 1-second (p < .01). R2 demonstrated a modest time-dependent improvement, reaching statistical significance in the 0°C and -3°C groups (both p < .05). Skin pH decreased in a parameter-dependent manner, remaining significantly lower in the -3°C and -5°C groups relative to 0°C, and in the 2-second and 4-second groups relative to 1-second (p < .05). No serious adverse events were observed.
Conclusion: A single session of TC at sublethal temperatures induces parameter-dependent changes in the biophysical properties of healthy skin. These findings provide an objective baseline for the safe and effective clinical application of TC in dermatology and aesthetic medicine.

국문 초록 (Abstract)

배경: 온도 제어 냉동치료는 폐쇄회로(closed-loop) 온도 조절 시스템을 통해 아치사(sublethal) 범위의 냉자극을 표준화하여 적용할 수 있는 새로운 치료법이다. 그러나 건강한 성인의 피부에서 온도 제어 냉동치료가 유발하는 생체물리학적 특성의 변화는 아직 충분히 규명되지 않았다.
목적: 다양한 냉각 파라미터를 이용한 온도 제어 냉동치료 단회 시행 후, 건강한 성인 피부의 생체물리학적 지표 변화를 평가하고자 하였다.
방법: 본 전향적 피험자 내 대조 연구(prospective, within-subject controlled study)에서는 20명의 건강한 성인을 대상으로 복부 피부에 온도 제어 냉동치료를 단회 시행하였다. 각 대상자에게 3가지 목표 온도(0, -3, -5°C)와 3가지 목표 온도 유지 시간(TAT; 1, 2, 4초)을 조합한 총 9가지 프로토콜을 각각 다른 구획에 적용하였다. 시술 전(baseline)과 시술 후 72시간, 1주, 2주, 4주 시점에 비침습적 장비를 이용하여 홍반지수(EI), 멜라닌지수(MI), 피부 탄력도(R2), 피부 pH를 측정하였다.
결과: EI는 4주간의 추적 관찰 기간 동안 -3°C 및 -5°C 군에서 유의한 증가를 보였다(p < .01). MI는 지연성 증가를 보였으며, 0°C 군 대비 -3°C 및 -5°C 군에서, 그리고 1초 군 대비 2초 및 4초 군에서 유의하게 높은 수치가 관찰되었다(p < .01). R2는 시간 경과에 따른 완만한 개선을 보였으며, 이는 0°C 및 -3°C 군에서 통계적으로 유의하였다(두 군 모두 p < .05). 피부 pH는 파라미터 의존적인 감소 양상을 보였는데, 0°C 군 대비 -3°C 및 -5°C 군에서, 1초 군 대비 2초 및 4초 군에서 유의하게 낮게 유지되었다(p < .05). 중대한 이상사례는 관찰되지 않았다.
결론: 아치사 범위의 온도 제어 냉동치료 시술은 건강한 피부의 생체물리학적 특성에 파라미터 의존적인 변화를 유발한다. 이러한 결과는 피부과 및 미용 영역에서 온도 제어 냉동치료의 안전하고 효과적인 임상 적용을 위한 객관적인 기초 자료를 제공한다.

목차 (Table of Contents)

• 1. Introduction 1
• 2. Materials and Methods 3
• 3. Results 6
• 4. Discussion 9
• References 18
• 논문요약 29