低温冲击镇痛仪使用新的神经性低温刺激技术（NeuroCryoStimulation，NCS），高压（50bar）超低温（-78℃）的CO2通过喷枪喷射出，直接作用于治疗部位，形成干冰微晶，干冰迅速升华带走大量的热，同时高压与空气形成对流，加速降温。结合了压力和寒冷的影响，在极短时间内（约30秒）皮肤温度（约32℃）骤降至4℃以下，通过皮肤感受器的传导使机体迅速作出一系列应激反应，诱发神经系统的一系列神经反射，引起大量的生理反应：反复的血管舒缩，血管透过性的恢复，带来热冲击效应，快速达到镇痛、消肿疗效。另外，热冲击结合了二氧化碳的压力，这样的作用类似于人工淋巴引流，加强淋巴回流，促进渗出物的吸收。
低温冲击疗法使用新的神经性低温刺激技术（NeuroCryoStimulation，NCS），将高压（50bar）、超低温（-78℃）的CO2通过喷枪喷射出，直接作用于治疗部位，在极短时间内（约30秒）使皮肤温度（约32℃）骤降至4℃以下。
低温刺激可使局部血管收缩，减慢神经冲动的传导，降低神经末梢的敏感性而减低疼痛。同时，由于血管收缩，毛细血管的通透性降低，渗出减少，因而减轻了组织肿胀而压迫神经末梢所引起的疼痛。
神经性低温刺激技术和传统冷疗的区别主要有两方面：大幅度的温度下降、所需的时间极短。基于以上两点，血管反应性的收缩和舒张比传统方式更加显著，也发生在更深层的部位，所以神经性低温刺激是一种能够治疗多种形式疼痛的方法。皮肤温度的快速下降带来镇痛、抗炎效果,同时影响神经传导,加上高压喷射,使肌肉和关节内温度瞬时下降、症状缓解，效果不受皮下脂肪厚度影响,这是传统冷疗法无法达到的。经皮肤温度、关节内温度、疼痛、实验室内炎症指标的测量证实，神经性低温刺激具有显著而持久的影响。
据文献报道，老年患者的急性关节疼痛(包含痛风急性发作和急性软骨钙质沉着病)、急性颈部疼痛、急性胸腰椎疼痛,和急性腱鞘炎等，经过四到五次神经性低温刺激治疗后能明显降低疼痛的严重程度。针对髋关节置换术患者的对照研究显示，术后立即开始持续低温刺激，可以降低VAS评估的疼痛的严重程度。随机对照研究表明，对于患有急性肌腱炎疼痛的运动员，神经冷冻刺激比传统治疗更有效。急性骨骼肌肉疼痛的患者对神经性低温激反应大，并随着早期治疗而增加。同时，研究结果显示，其他类型的疼痛，包括慢性疼痛，对神经性低温激也有明显反应，但效果可能维持时间较短，尤其是慢性疼痛需要反复治疗。