股四頭肌位於膝關節與髖關節，是主要的膝關節伸直肌以及髖關節彎曲的肌肉，本文會著重講解膝關節部分的四頭肌。提到股四頭肌，就一定要先了解膝蓋關節可以做什麼動作，到底看似簡單的結構為何常常發生問題，股四頭肌是如何產生動作的。
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膝關節由股骨、脛骨、髕骨（膝蓋骨） 以及腓骨所組成，髕骨的位置會位於大腿骨也就是股骨之上，主要的活動關節有「脛骨股骨關節」，以及「髕骨股骨關節」。
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身體的動作會有三個平面，分別是前後、左右以及水平面的旋轉，而膝關節的動作主要有彎曲伸直（前後平面），以及往內往外轉（水平平面），根據不同的平面產生不同的動作。日常動作會在兩個平面上不停的變換，也就是彎曲伸直與內外轉的交替活動，因此當關節活動產生問題時，必須檢查兩個平面上的動作。
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看醫生時很多人可能會被診斷為膝外翻，膝外翻是指為股骨與脛骨的外側夾角大約是170～175度，但如果因為關節排列狀況，外側夾角小於170度就是過度的膝外翻（呈現X型腿），外側夾角大於180度就是膝內翻（呈現O型腿）。髕骨的位置也會因為膝蓋外側肌肉張力比較強而被往外拉，可能是四頭肌內外側肌力不同所產生的，因此髕骨會因為膝過度的內外翻或股四頭肌力不平均讓髕骨產生位移，而滑動不順暢。股四頭肌肌肉走向拉力線不完全垂直地面，因此股四頭間彼此的肌肉協調就對於髕骨的滑動產生重要的影響。
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在走路的時候，脛骨股骨關節周圍的軟組織會包覆著膝關節穩定的產生動作，而髕骨股骨關節的作用是經由股四頭肌壓迫髕骨來產生膝蓋骨的滑動，膝蓋骨的滑動順不順暢除了與下方脛骨的位置以外，更要考量到股四頭肌的收縮狀況。
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膝伸直主要的肌群為股四頭肌，分別是股直肌、股中間肌、股內側肌、股外側肌。股直肌會連接到骨盆位置，是一條雙關節的肌肉，常看到的膝蓋過度伸直是因為髖關節無力與股四頭肌無力，造成過度膝關節伸直，在大腿太緊的時候伸展股直肌要擺肌肉擺在相反的位置，也就是髖關節的伸直與膝蓋彎曲，把手放在腳掌後，把腳往臀部牽拉。
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股內側肌可以分成兩個肌群，分別是股內側斜肌與股內側長肌，股內側長肌是縱向走向與股骨垂直，股內側斜肌因為走斜向因此提供了髕骨往內側的拉力。股四頭肌最強壯的肌肉就是股外側肌了，這條肌肉因為在外側又特別的強壯，因此會與髕骨往外移動有關係，髕骨的位置與滑動如有問題，要檢查股內側肌與外側肌的協調能力與肌力。
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股四頭肌在膝蓋部分除了伸直之外還會負責在膝蓋彎曲的時候，負責離心收縮煞車的工作，從蹲下到站起來則會做出向心收縮與髖關節一起伸直。在看膝蓋問題的時候除了要注意是否有腫脹讓膝關節的伸直是否不順暢，關節內的壓力是否太大之外，對於肌肉不平衡對於髕骨與脛骨股骨關節的滑動不順產生影響。