全身加溫可以擴張腫瘤組織的血管，加速血液循環，增加腫瘤組織內部化療藥的濃度（41℃/60分鐘，ECTX增高達2倍以上），促進藥物接近靶細胞改變細胞的通透性，使化療藥物進入細胞內增多，增強化療反應。

（１）促進抗癌藥物與癌細胞與癌細胞DNA的結合

烷化劑和鉑類藥物主要是通過與癌細胞DNA分子形成共價鍵，影響癌細胞DNA的復制與轉錄，最終導致癌細胞凋亡，在熱效應的作用下增強了藥物與癌細胞DNA共價鍵加和作用增強，達到原有藥物劑量達不到的效應，既減輕副作用，又可提高療效。

（２）抑制癌細胞DNA損傷的修復

聚腺普二磷酸核糖聚合酶（PARP）是廣泛存在于有核細胞中的多功能酶。當細胞DNA發生損傷時，PRAP可作為細胞內的分子感受器，識別、結合到DNA斷裂處，并被激活，激活的PARP可崔化組蛋白HI，拓撲異構酶１和，DNA聚合酶、RNA聚合酶、Ca2+/mg2+依賴的核酸內切酶及PARP自身等多種受體蛋白的聚APP-核糖基和ATP的參與，熱療可以降低細胞內ADP和ATP濃度，并可使PARP的活性降低50%以上，從而抑制癌細胞DNA的修復促進死亡。

（３）減少和逆轉腫瘤細胞耐藥性的發生

化療后腫瘤細胞易產生多藥耐藥（MDR）常使化療難以奏效而失敗，研究證明MDR與P-糖蛋白（P-gp）和藥耐藥相關蛋白（MRP）高表達相關。加溫合并化療可以抑制P-gp、MRP的表達，逆轉腫瘤細胞的多藥耐藥性及誘導細胞凋亡。

（４）有熱增強效應的化療藥物主要有以下幾種：

藥物的細胞毒性隨溫度升高呈線性增加：環磷酰胺、異環磷酰胺、塞替派、氮芥、絲裂霉素、順鉑、米托蔥酮等。

藥物的細胞毒性有一定溫度條件下增強（域溫度效應），如阿霉素、博來霉素和放線菌素，這類藥物在體外溫度超過37度時細胞毒性不發生改變，直到溫度達到41-43度時才具熱增強效應。

藥物的細胞毒性在41-45℃之間無變化，如長春新堿和長春花堿，熱效應不明顯。

熱療可抑制腫瘤血管形成和轉移傾向：腫瘤內部血管的形成是腫瘤與轉移瘤生長、發展的基本條件，早期的腫瘤細胞通過臨近組織間液來提供營養，當腫瘤或轉移瘤的直徑長到1-2cm時，通過微環境滲透提供的營養物質，已不能滿足腫瘤組織快速生長的需要，腫瘤需要建立自身的血管系統。

熱療有刺激提高免疫系統的功能：加熱到40℃/90分鐘的熱作用還能活化B淋巴細胞，誘導外周單核細胞（PBMC）免疫球蛋白分泌增加，促進中性粒細胞的移行和趨化作用。

熱療對骨髓保護作用：在41.8℃全身熱療作用下，外周血單核細胞會分泌粒細胞集落刺激因子（G-CSF）和IL-6、IL-8、IL-10等，能直接刺激骨髓造血細胞的分化成熟等，因而熱療可以對化療或放療引起的骨髓抑制具有保護作用。