关节镜是骨科微创手术的典型，其高度的临床准确性和较低的损伤性鼓舞人们用它辅助诊断、判断预后并提供有效地治疗方法，越来越多的医生和患者接受了这种方法。
关节镜手术毕竟不同于传统手术，对于想从事关节镜外科的医生，必须了解关节镜的基本构造、基本配置，熟悉关节镜的基本知识，只有这样才能够缩短学习曲线，快速掌握关节镜技术。
一
关节镜历史
关节镜（Arthroscopy）名字的来源是希腊文的关节（arthros）和看（scopein）。1912年丹麦医生Dr. Severin Nordentoft在柏林举行的41届德国外科学术会上介绍了用一个5毫米直径的镜子观察膝关节内部，并首次使用了Arthroscopy这个单词，他被认为是第一个关节镜医生。
而高木宪次（Kenji Takagi）教授被公认为"关节镜之父"。高木教授于1918年用膀胱镜观察了膝关节标本内部。早期他发明了7.3毫米直径的关节镜，1931年高木教授发明了3.5毫米直径的高木1号关节镜，现在的关节镜基本是以这个为蓝图，同时他探讨了在膝关节充盈生理盐水来提升关节腔的视野。
同时期在西方，瑞士医生Eugen Bircher于1921年用类似于Nordentoft的腹腔镜做了关节镜手术， Bircher医生发表了他的第一篇膝关节镜文章，Bircher的技术是往关节腔内充盈氮气和氧气，在关节切开手术前观察诊断关节内部，他也被称为"关节镜之父"。
二
关节镜基本构造
关节镜镜头、摄像头、摄像主机、光源、光源线、显示器、图像储存设备等。此外还应该有刨削系统、等离子系统以及蓝钳等一些基本的器械。
镜头构造：物镜系统、透镜、导光纤维、导光束连接部、目镜系统。
工作原理：1、光通过光纤传送到关节腔；2、物镜系统采集图像及调整角度；3、柱状透镜组通过目镜接口传回图像。
镜头的导光束连接部：有2个组件，可以与任何一根光源线连接。
光学系统：1、传统的薄透镜系统；2、Hopkins设计的杆形透镜系统；3、分度指数（GRIN）透镜系统。
光学纤维关节镜一般包括由多个光导玻璃纤维围绕的一个杆状透镜系统，两个系统被封闭在一个特殊处理的固定的金属鞘中。
新的关节镜：Optec endoscopy Systems Gmbh采用新一代的OPTEC材料使关节镜具有一定的柔韧性，降低维修成本。
三
关节镜的光学性能
1、直径：关节镜的直径是从1.7～7mm不等，4mm最常用。
2、倾斜角度：倾斜角是指关节镜的轴与垂直于透镜表面的线间形成的角度。倾斜角度为0－120 °，25°和30°角的关节镜最常用，70°和90°角的关节镜适用于观察周围的角落，但难于定位。
0°的镜头显示器中的图像是纯圆形，有角度的镜头图像会有个小三角。小三角的位置一般代表有角度镜头的指向，但有少部分品牌的关节镜刚好相反，手术前必须加以注意。
目前已经有镜头是能够调节角度的，手术医生可以根据自己的爱好以及手术的要求自行调节。
3、视野：视野是指透镜所包括的视角，且随关节镜的类型而变化。晶状体透镜向柱透镜的转变使视角增加了一倍。0 °镜头无法通过旋转扩大视野，有角度的镜头可以。1.9mm镜有65°视野，2.7mm镜为90°视野，4.0mm镜视野是115°。
较大的视角使观察者易于定位，旋转有前倾角（25°和30°）的关节镜可使观察范围增大。旋转70°和90°的关节镜可看到更大的范围，但它可产生镜的前方中央盲区（视野的正前方不在视野之中），容易造成损伤。
视野的两个重要参数：1、视野方向（DOV， Direction of View）；2、视野范围（FOV，Field of View）。
关节镜鞘管：鞘管必须与同品牌的镜头共用，有单通道与双通道之分，双通道常用，一侧进水，另一侧出水；如果选用单通道鞘管必须另外建立进水通道或出水通道。
关节腔内有较多游离组织时，鞘管也可作为引流管使用。
闭孔器：名称很多，如顿头、穿刺锥等，与同品牌的鞘管共用。一般选用中间那种圆锥状的，既方便穿刺，也不容易误伤组织。
四
照明系统
冷光源、光缆、镜头内光导纤维。
起初光源是由150瓦的白炽灯泡组成可满足经关节镜直视。电视系统引入关节镜需要300～350瓦的钨灯、卤灯和氙灯，目前更常用的是LED光源。
纤维光缆是由一束包在保护性套管中的特制的玻璃纤维组成。光缆的一端连在远离手术区的光源上，通常有高或低强度的输出。另一端连在关节镜上，有光导纤维的纤丝包绕。玻璃纤维很易碎，应小心操作光缆。
光缆的长度对光的传导有影响，光缆每英尺长减少光传导8％。最新设计的系统增加了导光能力，并且液体性光导（甘油）克服了纤维光缆撕裂的问题。
五
电视摄像机
McGinty 和 Johnson首先将电视摄像机引入关节镜。电视摄像的优点包括手术医生操作体位较为舒适、避免术者面部对术野的污染及手术小组的其他人参与手术。摄像系统的改进包括彩色系统和灵敏度的改善（RGB和VHS），使颜色和分辨度得以改进。
摄像头：连接关节镜与摄像系统主机，耦合器保证了摄像头与任何一个镜头连接，微调旋钮可以将图像调节至最清晰，上方有对白等按钮，品牌不一样功能不一样。
摄像头的功能是将光学信号转换为电子信号，并传输给摄像主机。如何实现？——核心：CCD
CCD（Charge-coupled Device）：中文全称电荷耦合元件，可以称为CCD图像传感器。CCD上植入的微小光敏物质称作像素（Pixel），一块CCD上包含的像素数越多，其提供的画面分辨率也就越高。主要功能是将光学影像转化为数字信号。CCD上有许多排列整齐的电容，能感应光线，并将影像转变成数字信号。
六
几个概念
单晶片：单CCD，直接把光的三原色 – 红绿蓝(RGB)信号转换为电子信号，亮度信号与色度信号同一通道，Resolution > 500 Lines。
三晶片： 3CCD多一组分色棱镜，将白光分为红，绿，蓝三束光束，分別投射到3个独立的CCD晶片上，色彩分辨率高， High resolution > 800 Lines。
电子镜：把单晶片摄像头中的一个CCD放到镜子的前面，做成联体镜。
HD：高清晰度相比标准清晰度能提供5倍的更多信息或者5倍以上的分辨率。因为信号经过线缆再进行转换会带来更多的噪点，因此只有在摄像头内直接进行数码采集，才能获得真正的高清信号。
4K：4K的名称得自其横向分辨率约为4000像素(pixel)，指3840×2160像素分辨率的显示器，它是高清电视分辨率密度的4倍，属于超高清分辨率。
七
基本器械
探针、剪刀、篮钳、抓取钳等基本器械，探针是关节镜最常用和最重要的诊断器械，被称为“关节镜医生手指的延伸” ，是练习“三角技术”最安全的器械。关节镜剪的直径是3～4mm，并且有不同尺寸，剪的齿板分直的和钩状的，钩状的较好。标准的篮钳底部是开口的，有3～5mm大小，有直的或弧形的体部，每一次咬除半月板等组织时要小以防止对关节产生过大的压力，同时防止篮钳上轴销负荷过大及避免断裂。
八
电动刨削系统
关节镜手术必备的设备，可以快速的对关节内滑膜等组织进行刨削清除，并对增生的骨质进行打磨等。
九
低温等离子手术系统
一种不依赖热能的革命性微创外科技术，它在刀头前产生低温等离子体，并利用等离子体中高速运动的离子的动能打断靶组织的分子键，工作温度40-70℃，所以不但手术精度极高，而其热损伤深度远远小于传统电外科设备和激光设备。由于刀头采用了专利双极结构，电场不进入病人体内，而且对组织的汽化作用被精确控制在刀头前端极薄的等离子层内，所以等离子刀的切割精度可以达到微米数量级。等离子刀在汽化切割的同时即对小血管进行凝血，所以创面基本无血。
十
灌注系统
关节的灌注和扩张在整个关节镜操作过程中是必需的。适当的扩张可推开滑膜皱折和视野内的其它软组织，扩大关节内的容积，提高关节镜的操作性。
灌注有空气和液体之分。空气成像效果好，关节扩张快。但气体更容易溢出而导致关节塌陷，关节内造成气泡影响观察，有皮下气肿及气体静脉栓塞的可能，极少使用。液体要求无菌、对滑液无刺激、通视性能好、能够在其中进行基本操作、无全身及局部副作用，常用生理盐液或乳酸林格氏液。灌注可直接经关节镜鞘或经髌上囊插入套管使用单独的入口。
高位灌注需要将液体袋放在关节平面以上1.5米的高度。如果使用压力灌注系统，膝关节的扩张压力在60～80mmHg，肩关节的观察和止血最佳扩张压力应维持在收缩压以下30mmHg。
十一
关节镜系统的使用
首先要将镜头、光源线、摄像头连接好，开启光源、摄像系统及显示器；其次要调节微调，将图像调节至最清楚；最后要用白纱布对白，使其色彩自然。
十二
期望
关节镜的未来必定向更加可靠、更加简捷、更加灵活发展，这些更人性化的设计在方便医生的同时更造福了广大的关节伤病患者！
米琨
广西中医药大学第一附属医院大外科主任、
仙葫院区副院长、骨科运动医学与关节镜外科主任、
国家卫计委骨科内镜与微创医学广西培训基地主任
