跑步引起膝关节疼痛的病因包括运动生物力学因素（如膝关节解剖结构异常、跑步姿势不当）、肌肉力量不足（如膝关节周围肌肉力量失衡、肌肉耐力不够）、膝关节软骨磨损（如过度磨损、软骨修复能力下降）、半月板损伤（如跑步中的外力作用、半月板退变）、韧带损伤（如跑步导致韧带受力异常、韧带慢性劳损）。
一、运动生物力学因素
膝关节解剖结构相关：正常膝关节的力线、半月板、韧带等结构在跑步时起到重要作用。如果存在先天的膝关节解剖结构异常，比如膝内翻或膝外翻，会改变膝关节受力分布。在跑步过程中，异常的力线会使膝关节某一侧面承受过大压力，长期如此易引发疼痛。例如，膝内翻（O型腿）患者，跑步时身体重量更多集中在膝关节内侧，内侧间室软骨磨损加快，从而导致膝关节内侧疼痛。对于不同年龄人群，儿童若有先天膝关节发育异常，在生长发育阶段跑步更容易出现膝关节问题；成年人先天结构异常也会在跑步时因受力不均引发疼痛。性别方面，一般无明显差异，但女性可能因骨盆结构等因素，在力线分布上与男性有细微不同，不过主要还是由解剖结构本身决定。
跑步姿势不当：错误的跑步姿势会增加膝关节负担。比如跑步时步幅过大、落地时重心不稳、膝关节过度伸直或弯曲等。步幅过大时，落地瞬间膝关节受到的冲击力增大；落地重心不稳会导致膝关节受力不均衡；膝关节过度伸直或弯曲会破坏正常的运动轨迹，使膝关节周围的肌肉、韧带等组织承受异常应力。不同生活方式的人群，长期不良跑步姿势积累会逐渐引发膝关节疼痛。对于有运动习惯但姿势不正确的人，随着跑步次数增加，膝关节疼痛风险升高。有膝关节病史的人，错误姿势会加重原有损伤或引发新的疼痛。
二、肌肉力量不足
膝关节周围肌肉力量失衡：膝关节周围的股四头肌、腘绳肌等肌肉力量不足或不平衡会影响膝关节稳定性。股四头肌无力无法有效稳定膝关节，在跑步时膝关节容易出现异常活动；腘绳肌与股四头肌力量不均衡，会导致膝关节屈伸时受力异常。不同年龄人群肌肉力量状况不同，儿童处于生长发育阶段，肌肉力量相对较弱，跑步时膝关节稳定性差，易因肌肉力量不足引发疼痛；成年人随着年龄增长，肌肉力量可能逐渐下降，如果不注重锻炼，跑步时也易出现肌肉力量失衡导致膝关节疼痛。性别方面，一般无本质差异，但女性可能因激素等因素，肌肉力量在某些阶段相对男性有一定差异，不过主要还是取决于肌肉锻炼情况。生活方式中，长期久坐人群肌肉力量普遍较弱，跑步时更易出现膝关节周围肌肉力量失衡引发疼痛。有膝关节病史的人，由于之前的损伤可能导致肌肉萎缩等情况，进一步加重肌肉力量不足，跑步时疼痛风险增加。
肌肉耐力不够：跑步是需要持续肌肉工作的运动，若肌肉耐力不足，在跑步过程中肌肉很快疲劳，无法持续为膝关节提供稳定支撑。肌肉耐力差会使膝关节代偿性受力增加，引发疼痛。对于不同生活方式的人，经常缺乏运动的人肌肉耐力低，跑步一段距离后就会出现膝关节疼痛；而长期坚持运动但肌肉耐力提升不足的人，也会在跑步时因肌肉耐力不够导致膝关节负担加重出现疼痛。年龄上，儿童肌肉耐力随着身体发育逐渐提高，青少年时期肌肉耐力相对较弱，跑步时易受影响；成年人中老年人肌肉耐力下降，跑步时更易因肌肉耐力不够引发膝关节疼痛。
三、膝关节软骨磨损
过度磨损：跑步时膝关节软骨不断承受摩擦和压力，长期、高强度跑步会导致软骨磨损。尤其是在不平整路面跑步或跑步频率过高、距离过长时，软骨磨损速度加快。不同年龄人群软骨磨损情况不同，儿童软骨处于生长阶段，磨损相对较慢，但如果跑步量过大也会对软骨造成影响；老年人软骨本身开始退化，跑步时软骨磨损更容易发生。性别方面，一般无明显差异，主要与跑步量、跑步强度等因素相关。生活方式中，经常进行长距离、高强度跑步的人膝关节软骨磨损风险高。有膝关节既往损伤史的人，软骨已经存在一定程度损伤，跑步时更易加速软骨磨损，引发疼痛。
软骨修复能力下降：随着年龄增长，膝关节软骨自身修复能力逐渐减弱。老年人软骨细胞活性降低，软骨基质合成减少，修复磨损软骨的能力下降，跑步时软骨损伤后更难恢复，从而导致膝关节疼痛。儿童和青少年软骨修复能力相对较强，但如果跑步造成严重软骨损伤，也会影响修复。不同生活方式下，长期不良饮食、缺乏营养等情况会影响软骨修复所需营养物质的供应，进而影响软骨修复能力，增加跑步时膝关节疼痛风险。有膝关节疾病家族史的人，可能本身软骨修复相关基因等存在一定特性，跑步时软骨修复能力相对普通人可能更弱，易出现疼痛。
四、半月板损伤
跑步中的外力作用：跑步时膝关节的屈伸、扭转等动作可能使半月板受到外力冲击。例如，在跑步过程中突然改变方向，膝关节扭转时，半月板容易被挤压或撕裂。不同年龄人群半月板损伤风险不同，儿童半月板相对较厚、弹性好，但如果跑步时动作过于剧烈也可能损伤；成年人随着年龄增长，半月板弹性下降，跑步时更易损伤。性别方面，一般无明显差异，主要由跑步时的动作决定。生活方式中，喜欢进行竞技性跑步、有剧烈跑步动作的人半月板损伤风险高。有膝关节外伤史的人，半月板已经处于相对脆弱状态，跑步时更易再次损伤或引发疼痛。
半月板退变：随着年龄增加，半月板会发生退变，弹性降低、质地变脆，跑步时更容易损伤。老年人半月板退变明显，跑步时轻微的外力就可能导致半月板损伤，进而引起膝关节疼痛。不同生活方式下，长期跑步会加速半月板退变进程，使膝关节疼痛风险升高。有膝关节退行性疾病的人，半月板退变往往更严重，跑步时疼痛更易发生。
五、韧带损伤
跑步导致韧带受力异常：膝关节的前交叉韧带、后交叉韧带、内外侧副韧带等在跑步时起到稳定膝关节的作用。跑步时突然的加速、减速或扭转动作会使韧带承受过大拉力或剪力，当超过韧带承受极限时就会损伤。例如，跑步时快速转向，内侧副韧带可能受到过度牵拉而损伤。不同年龄人群韧带损伤风险不同，青少年韧带相对较松弛，跑步时若动作不当易损伤；成年人韧带强度相对较高，但也可能因运动强度过大等原因损伤。性别方面，一般无明显差异，主要取决于跑步动作和强度。生活方式中，高强度跑步训练者韧带损伤风险高。有膝关节既往韧带损伤修复史的人，韧带强度和稳定性不如正常人，跑步时更易再次损伤引发疼痛。
韧带慢性劳损：长期重复性跑步动作会使韧带处于慢性受力状态，逐渐出现劳损。比如长期跑步导致韧带纤维微小损伤积累，随着时间推移，劳损加重，韧带弹性和强度下降，膝关节稳定性降低，引发疼痛。不同年龄人群慢性劳损情况不同，中老年人由于长期运动积累，韧带慢性劳损更常见；儿童和青少年若长期过度跑步，也可能出现韧带慢性劳损。生活方式中，长期坚持跑步但缺乏科学训练计划的人，韧带慢性劳损风险高。有膝关节过度使用史的人，韧带慢性劳损风险进一步增加，跑步时疼痛可能性增大。
