膝關節疼痛的鑑別診斷非常複雜，獲取清晰的病史對於正確診斷至關重要。病史資訊有助於臨床醫師區分以下五大診斷類別：
近期外傷或過度使用後的急性膝痛
伴隨關節積液（Joint effusion）的非外傷性膝痛
未伴隨關節積液的非外傷性膝痛
牽涉性膝痛（Referred knee pain）
罕見原因引起的膝痛
臨床背景有助於決定鑑別診斷：骨突炎（Apophysitis，如 Osgood-Schlatter 氏病、Sinding-Larsen-Johansson 症候群）多見於年輕與青少年患者；而退化性原因（如骨關節炎 OA）在年長者中更為常見。然而在所有年齡層中，都必須警惕敗血症（Sepsis）與腫瘤（Neoplasm）的危險徵兆（Red flags）。
外傷（Trauma）：疼痛是否始於急性外傷事件後？受傷後立即出現的疼痛須擔憂結構性損傷；延遲出現的疼痛則提示肌腱拉傷、軟骨挫傷或輕微軟組織撕裂。疼痛發作與特定事件的時間越接近，發生嚴重結構性損傷的可能性就越高。
與活動相關的疼痛（Pain associated with activity）：疼痛是否與活動有關（如新的運動計畫、訓練習慣改變、前幾個月的日常活動變化）？若有，應進一步詢問訓練裝備（鞋具、護具）、訓練量、強度及近期變化。例如，與衝刺或跳躍相關的前膝痛是髕骨肌腱病變（Patellar tendinopathy）的典型病史。
疼痛位置（前、後、外側或內側）：疼痛位於哪個解剖象限，還是呈現瀰漫性或模糊不清？
局部疼痛（Focal pain）：特定韌帶、肌腱或其他可觸診之解剖結構受傷後，通常可以精確定位。
瀰漫性或模糊疼痛（Diffuse or vague pain）：可能繼發於關節內結構損傷、風濕免疫或感染過程，或來自牽涉痛。
腫脹或紅斑（Swelling or erythema）：外傷後迅速腫脹通常伴隨關節內出血（關節血腫），提示嚴重損傷（如前十字韌帶 ACL 撕裂）。無外傷情況下出現腫脹或發紅，可能代表感染性、風濕性或結晶誘發性疾病，通常需要進行診斷性關節穿刺術（Arthrocentesis）。
全身性症狀與夜間痛（Constitutional symptoms and night pain）：是否有發燒、畏寒、盜汗、疲倦或皮疹？疼痛是否會在夜間痛醒患者？這些症狀提示全身性疾病，必須進一步調查感染、自體免疫或腫瘤病因。
既往膝傷史（Prior knee injury）：既往膝傷史是未來發生膝傷最準確的預測危險因子。此外，新的膝傷常是舊傷或並存損傷的併發症（例如因慢性阿基里斯腱病變改變跑步步態，進而引發髕股關節疼痛）。所有曾受傷或手術的患者在恢復期都會經歷某種程度的體能退化（Deconditioning），若加上復健不完整，極易引發新傷。
其他關節症狀與全身/風濕病史：多關節受累或有相關個人/家族病史，會提高系統性或風濕性疾病的懷疑，有助於指引檢查與實驗室檢測。
骨骼健康（Bone health）：是否有骨質缺乏、骨質疏鬆、營養不良、飲食失調或閉經病史？這些危險因子會提高骨壓力性損傷（Bone stress injury）或功能不全性骨折（Insufficiency fracture）的懷疑。
肌力與活動度的差異：仔細比較患側與健側關節在外觀、大小、肌力與關節活動度（ROM）上的差異。
根據病史選擇特定操作以重現症狀：嘗試精確重現患者主訴的疼痛。許多檢查手法即使在無症狀肢體上也會引起些許不適，因此應僅使用最合適的檢查手法來重現症狀。
系統性檢查順序：傳統肌肉骨骼檢查依序為：視診（Inspection） 觸診（Palpation） 關節活動度（ROM） 肌力（Strength）神經血管檢查（Neurovascular） 特殊測試（Special tests）。
步驟一：區分急性與慢性疼痛（Acute vs. Chronic）
慣例上以 6 週為界：小於 6 週為急性或亞急性，大於 6 週為慢性（多數輕微肌肉骨骼疾病在適當調整活動後會在 6 週內緩解）。
需釐清發作是突發（Abrupt）或漸進（Insidious），以及是否為長期疼痛突然惡化（Acute on chronic，常提示過度使用損傷因活動而加劇）。
步驟二：區分外傷性與非外傷性疼痛（Traumatic vs. Nontraumatic）
外傷包含接觸性（跌倒、直接撞擊、車禍）與非接觸性外傷（跑步、跳躍、深蹲、滑倒未跌地、突然扭轉膝蓋），兩者皆須詢問。
步驟三：確認是否有關節積液（Determine whether an effusion is present）
中至大量積液（20 mL）容易由徒手檢查發現，但小量積液（5 至 10 mL，特別在肥胖或肌肉發達患者）容易漏診。肌肉骨骼超音波（MSK US）偵測膝關節積液的敏感度與特異度接近 100%。
急性外傷後不久出現積液，提示骨頭、軟骨或韌帶結構受損；與活動無關的非外傷性積液則必須排除感染性（敗血性）關節炎。
步驟四：確定疼痛位置（Determine pain location）
對於無關節積液的非外傷性膝痛患者尤為重要（分為前側、內側、外側或後側），可請患者用「一根手指」指出最痛的位置。
膝關節影像學有其侷限性：一般 X 光（Plain radiographs）對肌腱、韌帶或軟組織病變幫助極小。
影像上發現的骨關節炎、結晶性關節病變或半月板撕裂，可能與患者當前的症狀無關。
缺血性壞死（AVN）、剝離性骨軟骨炎（OCD）或壓力性骨折在初期影像可能無法顯現，需系列追蹤評估。
髖關節或腰椎病變可放射（牽涉）至膝關節。
高能量外傷（如車禍）應於急診室評估。以下為急性低能量外傷伴隨積液的鑑別診斷：
常見原因：內側或外側副韌帶（MCL / LCL）撕裂、前十字韌帶（ACL）撕裂、半月板撕裂（Meniscus tear）、髕骨脫位或顯著半脫位、髕骨肌腱撕裂、關節內骨折（Intra-articular fracture）、骨軟骨缺損（Osteochondral defect）。
較少見原因：骨挫傷（Bone contusion）、後外側角損傷（Posterolateral corner injury）、後十字韌帶（PCL）撕裂、股四頭肌腱撕裂、腓骨頭或頸骨折、髕骨骨折、膝關節（脛股關節）脫位。
關節軟骨（骨軟骨）損傷或缺損（Osteochondral defect）：通常源於外傷或慢性過度使用（如剝離性骨軟骨炎 OCD）。表現為活動期間與活動後加劇的瀰漫性膝痛，且積液由活動誘發（不會自發性產生）。前關節線（股骨髁上方）可能有壓痛，需靠 MRI 或關節鏡確診。
骨關節炎（Osteoarthritis, OA）：關節軟骨退化與變薄。可表現為瀰漫或局部疼痛，伴隨或不伴隨積液。急性發作（Flare）患者常描述在活動增加後的 12 至 24 小時延遲出現積液。檢查可見模糊的關節線壓痛、韌帶完整、無法完全屈曲或伸直膝蓋。
危險因子：大於 50 歲、女性、高 BMI、既往膝傷或手術史、力線不正（Malalignment）、關節鬆弛、職業/休閒負荷、家族史及手指 Heberden 氏結節。
臨床診斷標準（X 光變化與症狀相關性差，若符合以下所有條件，即使無 X 光或 X 光正常亦可臨床診斷膝 OA）：
年齡通常大於 40 歲
與活動相關的關節痛
晨間僵硬極輕微或持續不超過 30 分鐘
功能受限（如步行距離縮短或爬樓梯困難）
具備一項或多項典型理學檢查發現（如摩擦音 Crepitus、活動受限、骨性肥大）。
無外傷且無活動誘發卻出現關節積液，需高度警覺並進行關節穿刺與滑液分析：
結晶性關節病變（Crystal arthropathy）：局部紅、腫、熱、痛及積液。焦磷酸鈣結晶沉積疾病（CPPD，即假性痛風）最常侵犯膝蓋；痛風（Gout）雖最常侵犯第一蹠趾關節，但也常累及膝蓋。不可使用血清尿酸值來診斷急性痛風（高達 1/3 急性患者血清尿酸正常）。偏光顯微鏡下滑液結晶分析為診斷黃金標準；超音波（雙軌徵象 Double contour sign）與雙能量電腦斷層（DECT）也極具診斷價值。
感染性（敗血性）關節炎（Infectious/septic arthritis）：內科急症，數小時內即可造成廣泛軟骨破壞。約僅 50% 患者會發燒，故無發燒不可排除細菌性關節感染。
滑液分析：檢驗細胞計數與分類、革蘭氏染色、培養及結晶分析。已使用抗生素者，滑液葡萄糖顯著降低會提高感染懷疑。滑液白血球（WBC）大於 $100,000/ ext{HPF}$ 且多形核白血球（嗜中性球）大於 90% 最具預測力。
瀰漫性淋病雙球菌感染（Disseminated gonococcal infection, DGI）：多見於 40 歲以下男女。表現為「非對稱性多關節痛、腱鞘炎（腕、指、踝、趾）、無痛性皮炎」三聯徵，或無皮膚表現的化膿性單/多關節炎（膝蓋為最常見部位）。
系統性風濕疾病（Systemic rheumatic disease）：包含類風濕性關節炎（RA，最常見）、全身性紅斑狼瘡（SLE）、乾燥症（Sjögren's disease）、硬皮症、多發性肌炎/皮肌炎。RA 與 SLE 典型表現為對稱性多關節痛/關節炎，常伴隨雙膝腫痛與全身症狀（發燒、盜汗、體重減輕）。
此類患者通常無須關節穿刺、抽血或 X 光檢查。評估重點在於是否因活動惡化（包含日常活動改變）以及按解剖區域精確定位疼痛：
前膝結構由淺至深依序為：髕前或髕下滑囊、脛骨粗隆骨突、股四頭肌腱與髕骨肌腱、Hoffa 氏脂肪墊、內側皺襞。
具明確局部壓痛點之疾病：
奧斯古-謝拉德氏病（Osgood-Schlatter disease）：髕骨肌腱附著處的脛骨粗隆骨突炎（Tibial tubercle apophysitis），常見於活躍青少年，部分成人骨突癒合後仍有持續疼痛，跳躍與跑步時加劇。
髕下（Hoffa 氏）脂肪墊症候群（Infrapatellar fat pad syndrome, IFP）：位於髕骨遠端、髕骨肌腱正下方的關節外富含神經血管結構。水腫發炎會引起髕骨遠端前膝痛，深蹲或衝刺時加劇。觸診壓痛點在髕骨肌腱兩側深處（而非肌腱附著點本身），Hoffa 測試（仰躺屈膝 30 度按壓髕骨肌腱兩側並被動伸直膝蓋誘發疼痛）呈陽性。治療包含活動調整、物理治療、貼紮、外用 NSAID；持續疼痛可於超音波導引下將 1 mL Lidocaine（1% 或 2%）加上 20 mg Triamcinolone 直接注射入脂肪墊（切勿注入髕骨肌腱內）。
股四頭肌與髕骨肌腱病變（Quadriceps and patellar tendinopathy）：跳躍、跑步或深蹲（離心負荷）等爆發性伸膝動作會重現疼痛。髕骨肌腱病變較常見，壓痛位於髕骨下極（Inferior pole）；股四頭肌腱病變壓痛則位於髕骨上極（Superior pole）。超音波可見肌腱纖維結構喪失、低迴音、增厚或鈣化。
滑囊炎（Bursitis）：急性髕前或淺層髕下滑囊炎表現為髕骨或肌腱前方的紅腫與顯著壓痛，常與直接外傷或反覆壓迫（長期跪姿）有關，亦可能由結晶或細菌感染引起，但膝關節本身的活動度與穩定度不受影響。
皺襞症候群（Plica syndrome）：內側髕骨部位外傷或跑步過度使用（特別是合併膝外翻 Genu valgus 者）可導致內側皺襞增厚，卡在髕骨內側緣或股骨內髁，引起隨活動增加的前內側膝痛。可在髕骨內側下方觸診到增厚的皺襞，並以內側髕骨皺襞測試（Medial patellar plica test）輔助診斷（屈膝 0 度壓迫時疼痛，屈膝至 90 度時疼痛緩解為陽性）。
無單一明確壓痛點之疾病：
慢性髕骨脫位或半脫位（Chronic patella dislocation or subluxation）：內側髕股韌帶（MPFL）受損所致，活動時有彈響或軟腳感（Giving way），常伴隨股內側肌（VMO）萎縮及恐懼測試（Apprehension test）陽性。高風險群包括關節過動症（如 Ehlers-Danlos 症候群）、高位髕骨（Patella alta）或滑車發育不良（Trochlear dysplasia）。
髕股關節疼痛（Patellofemoral pain, PFP）：極常見的過度使用疾病（佔門診膝痛 70%），表現為髕骨周圍或後方模糊難定位的疼痛。深蹲、跑步、久坐（劇院徵象 Theater sign）或上下樓梯時加劇。無卡鎖等機械性症狀，亦無積液；「軟腳感」源於疼痛引起的股四頭肌反射性抑制。
髕骨軟化症（Chondromalacia patella）：常與 PFP 混用，但嚴格定義為影像學/關節鏡診斷（髕骨下方關節軟骨軟化、糜爛與碎裂），若軟骨受損嚴重可能伴隨積液與摩擦音，治療與 PFP 相似。
髕骨壓力性骨折（Patella stress fracture）：見於從事爆發性跳躍或增強式訓練（Plyometrics）的高度活躍運動員，具有高度不癒合（Nonunion）風險，需轉診專科並以 MRI 確診。
重要觸診結構：內側關節線、內側副韌帶（MCL）、鵝足滑囊（Pes anserine bursa）。
退化性內側半月板撕裂（Degenerative medial meniscal tear）：年長者常見，許多在 MRI 上無症狀。有症狀者表現為內側或瀰漫性膝痛、機械性症狀（卡住 Catching、鎖死 Locking、無法完全伸直）、活動後腫脹及深蹲痛。檢查可見內側關節線壓痛、McMurray 測試與 Thessaly 測試陽性。
隱神經卡壓（Saphenous nerve entrapment）：隱神經為股神經最大的皮支，穿過內收肌管（Adductor canal），其髕下支支配膝內側與前側皮膚。卡壓會引起內側膝痛、觸痛（Allodynia，輕微刺激即引發疼痛）及沿神經走向的放射痛，敲擊卡壓處會誘發疼痛（Tinel 徵象）。疼痛通常與活動無關，對常規治療無效且影像正常時應考慮此診斷；超音波下可見神經增厚或周圍積液，隱神經阻斷術（Saphenous nerve block）可緩解症狀並確立診斷。
鵝足疼痛症候群 / 滑囊炎（Pes anserine pain syndrome / bursitis）：位於脛骨近端前內側（縫匠肌、股薄肌、半腱肌之共同肌腱附著處）。常見於合併膝 OA 的年長者，跑步或上樓梯時加劇。最大壓痛點位於內側關節線的前下方（常被誤診為內側半月板損傷），不會引起真正的關節腔積液。
重要觸診結構：外側關節線、股骨外髁、外側副韌帶（LCL）。
髂脛束症候群（Iliotibial band syndrome, ITBS）：慢性非外傷性外側膝痛最常見原因，好發於跑者（常與下坡跑、長期在傾斜路面同一方向跑步有關）與自行車手。疼痛與壓痛點位於髂脛束跨過股骨外髁處（而非脛骨 Gerdy 氏結節附著處或外側關節線），Noble 壓迫測試呈陽性，動態超音波可見肌腱在股骨外髁上摩擦或彈響。
退化性外側半月板撕裂（Degenerative lateral meniscal tear）：較內側少見，表現與檢查方式與內側半月板撕裂相似，需與 ITBS 鑑別。
重要觸診結構：膕窩（Popliteal fossa，需同時觸診是否有腫塊與脈搏）。
膕窩（貝克氏）囊腫（Popliteal "Baker's" cyst）：表現為後關節囊局部腫脹與疼痛，常繼發於關節內病變或 OA 積液，反覆屈膝或深蹲後加劇。檢查可見膝伸直時膕窩有可觸及、無搏動性的囊腫，屈膝時消失；超音波可見內側腓腸肌與半膜肌腱交界處有充滿液體的腫塊。若囊腫破裂，液體可能流入小腿引起腫脹。
膕肌肌腱病變（Popliteus tendinopathy）：慢性病變常見於常下坡跑步或下坡健行者（「煞車」減速時疼痛加劇）。讓患者採「翹二郎腿（Figure-of-four）」姿勢，可在股骨外髁與 LCL 前方觸診到膕肌肌腱起點的壓痛；阻力下脛骨內旋（Garrick 測試）或被動外旋會誘發疼痛。
膕動脈瘤（Popliteal artery aneurysm）：見於具心血管危險因子（高血壓、抽菸）的年長者，可表現為慢性或急性後膝痛、間歇性跛行或急性肢體缺血。膕窩可觸及大型搏動性腫塊（Pulsatile mass），可由超音波評估，且高比例合併腹主動脈瘤（AAA），必須進行篩檢。
膕動脈卡壓症候群（Popliteal artery entrapment）：罕見，多見於無心血管疾病的年輕男性運動員。在反覆踝關節背屈與蹠屈的劇烈運動中出現小腿深處或膕窩疼痛及跛行症狀，休息時完全無症狀且理學檢查正常，需透過動態超音波（背屈與蹠屈時動脈截面積縮小）或特定影像確診。
骨腫瘤（Bone tumors）：原發性骨腫瘤（骨肉瘤 Osteosarcoma、軟骨肉瘤 Chondrosarcoma、伊文氏肉瘤 Ewing sarcoma）與轉移性骨腫瘤雖罕見但極重要。表現為局部低度疼痛伴隨腫脹，夜間疼痛加劇（Night pain）為重要警訊，應立即安排 X 光與深入檢查。
牽涉痛（Referred pain）：源自背部、薦髂關節（SI joint）或髖關節的病變。
L5 神經根與薦髂關節：可將疼痛牽涉至膕窩（Popliteal space）。
S1 神經根、髖關節、轉子滑囊（Trochanteric bursa）與股骨：可將疼痛沿大腿外側牽涉至膝關節外側。
特徵為患者難以精確定位疼痛，且膝關節本身無局部壓痛、無發炎變化，屈伸活動度完全正常。
其他罕見原因（Other infrequent causes）：
全身性疾病：甲狀腺疾病、原發性副甲狀腺功能亢進、血色沉著病（Hemochromatosis）、病毒感染、梅毒、類肉瘤病（Sarcoidosis）。
藥物副作用：系統性糖皮質激素（類固醇）可引起骨壞死（Osteonecrosis / AVN），高風險群為腎臟移植與 SLE 患者，表現為負重時加劇的漸進性單/雙膝痛；Statin 類藥物併用第五型磷酸二酯酶抑制劑（PDE-5 inhibitor）曾被報告引起雙膝痛；氟喹諾酮類（Fluoroquinolones）與 A 酸（Retinoids）可能引起兒童與青少年膝痛。
疫苗接種：曾有接種炭疽疫苗後新發類風濕性關節炎累及膝蓋，以及接種破傷風疫苗兩天後發生右膝反應性關節炎的個案報告。
一般 X 光（Plain radiographs）：急性外傷後的第一線檢查（可參考 Ottawa Knee Rule 與 Pittsburgh Knee Rule）。包含前後照（AP）、負重 AP 照（評估 OA 與力線）、側照（Lateral，可看積液或脂肪血腫 Lipohemarthrosis）、髕骨軸向照（Merchant / Skyline 或 Sunrise view，評估髕股關節）、髁間隧道照（Tunnel view）與斜照（Oblique）。
磁振造影（MRI）：診斷軟組織損傷（韌帶、半月板）的最佳工具，但對大多數膝痛而言並非確診所必需。
肌肉骨骼超音波（MSK US）：可即時、動態評估軟組織、副韌帶與肌腱，偵測關節積液的敏感度與特異度遠高於徒手檢查，並可輕鬆與對側健康膝蓋進行比較。
雙能量電腦斷層（Dual-energy CT）：可辨識關節內外的尿酸鹽沉積，並精確區分尿酸鹽（痛風）與鈣鹽（假性痛風）沉積。
