凍傷が起きるパターンは２つあるとされている。
１ 急速な冷却による、細胞内の水分の凍結 →液体窒素などの超低温の液体にかかったとき
ただしこれは、あまり一般的ではない。
２ 交感神経による血管（毛細血管）の閉鎖
寒冷に曝されると、交感神経は体温（深部体温）の低下を防ぐため血管を閉じる。 これは、寒冷に曝された部位の冷却された血液が心臓等に戻るのを防ぐためであろう。 血管が閉じられた先の部位は、血液がつまり酸素や栄養が供給されず、 そして細胞の代謝によって出る、老廃物を運搬することもできなくなり細胞は死（壊死）に至る。 また、閉じられた前の部位でも、循環がストップしているため、血液が過供給になり血管壁が変性を起こし、 血液が血管外に漏れ出してしまう。これによって水疱が形成される。
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