מדובר בשיטה ניתוחית אשר במהלכה מחדירים לתוך גידול מחט או מחטים מיוחדות שיוצרות הקפאה בגידול. עיקרון הפעולה הטכנולוגי הוא שחרור מהיר של גז מאוד דחוס דרך פתח צר מאוד. פעולה כזו מביאה לירידה חדה בטמפרטורת הגז על פי עיקרון ג'אול-תומפסון (למשל, כמו בעת הגזת מיכל מים במתקן סודה סטרים, כאשר נוצרים גבישי קרח במשקה).
הטמפרטורה בקצה המחט מגיעה למינוס 140 מעלות צלזיוס, וסביב המחט נוצר כדור קרח הבנוי שכבות- שכבות של טמפרטורות שונות.
כאשר תאי גוף נחשפים לקיפאון מהיר מאוד, אל מתחת למינוס 20 מעלות למשך 10 דקות, חימום חזרה לטמפרטורה חיובית והקפאה נוספת ל 10 דקות למינוס 20 – הם מתים.
אפקט זה קבוע ומוחלט ללא קשר לסוג ואופי התאים. כאשר עושים שימוש במחטים אחדות נוצר ביניהן אפקט סינרגי המגביר את עוצמת ההקפאה. ניתן "לפסל" את כדור הקרח כך ששכבת הטמפרטורה של מינוס 20 תכיל בתוכה את כל הגידול, ואז בהכרח - הטיפול יביא להשמדתו.
בזמן הפעולה אנו מבקרים את תהליך ההקפאה ושולטים בו. ניתן לראות את גבול הקיפאון (אפס מעלות) בראייה ישירה של קרח או באמצעות אולטרסאונד, וניתן גם למקם טרמו-סנסורים בתוך הגידול כדי להוכיח יעילות והשגת טמפרטורת יעד, וגם באיברים סמוכים. בדרך זו נעקוב אחר הטמפרטורה בהם ונמנע נזק.
המערכת כוללת גם אפשרות לחימום אקטיבי של המחטים בין אם באמצעות שחרור מבוקר של גז הליום (שהוא היחיד שיש לו אפקט כפול של חימום) או באמצעים חשמליים.
באורולוגיה, אנו משתמשים בטכניקה זו בשתי מחלות: א. בסרטן הערמונית – בעיקר כאשר יש גידול מוגבל ומוגדר היטב, בקרב חולים שאינם מועמדים לטיפול יותר רדיקלי.
ב. בגידולי כליה – בעיקר בקרב אנשים יותר מבוגרים או חולים שאינם מועמדים לכריתת כליה חלקית בגישה רובוטית, שאף היא מבוצעת בקפלן באופן שגרתי.
בשני המקרים יש מס' יתרונות – הפעולה היא קלה יותר בהרבה למנותח ועל כן החלמה מהירה יותר, וכוללת פחות תופעות לוואי.
