股四头肌的位置与膝关节密切相关。该肌群位于大腿前侧，由股直肌、股外侧肌、股内侧肌和股中间肌组成，其肌腱向下延伸并包裹髌骨，最终通过髌韧带附着于胫骨粗隆，这种解剖结构使其直接参与膝关节的活动。
股四头肌是膝关节伸直的主要动力来源。当肌肉收缩时，会通过髌骨和髌韧带牵拉胫骨，完成膝关节从屈曲到伸直的运动过程。日常行走、奔跑或跳跃时，股四头肌的收缩力度直接影响膝关节的稳定性和运动效率。例如在上楼梯动作中，股四头肌需要产生相当于体重3-4倍的力量来维持膝关节功能。
该肌群对膝关节保护具有双重作用。强大的股四头肌能有效分散关节面承受的压力，研究显示股四头肌肌力每增加10%，膝关节骨关节炎进展风险可降低20%。反之，肌力减弱会导致髌骨轨迹异常，增加髌股关节磨损风险。康复医学中，股四头肌等长收缩训练常被用于膝关节术后功能恢复，通过增强肌力改善关节稳定性。
对于存在膝关节病变的患者，建议在康复治疗师指导下进行股四头肌离心训练等针对性锻炼，同时配合冷热敷等物理疗法。日常应避免长时间保持屈膝姿势，运动前做好充分热身，这些措施有助于维持膝关节生物力学平衡。