髌股关节紊乱从疾病的诊断方面有髌骨脱位或者髌骨不稳、髌股关节高压综合症、髌股关节炎。这些诊断将病理生理和临床症状做出了关联，为相应的治疗指出了方向。在这些疾病中，膝前痛是一个共同的症状。但是，当把膝前痛当作一种疾病诊断提出时，有人建议将其局限于无明确病因的膝前不适。因此有学者将髌股关节紊乱分为4类：无法确定病因的膝前痛、髌骨不稳（髌骨脱位）、髌股关节高压、髌股关节炎。对于后三种髌股关节紊乱，均有相应可靠的治疗方法；但是对于无明确病因的膝前痛，治疗却相当棘手。
在讨论膝前痛时，我们需要了解症状被感受的部位、可能的解剖来源、可能的病理生理和病理解剖改变，最后关联到可能的疾病。这样才能从治疗疾病的角度来缓解症状。但是，因为在每一步关联中的多变性和复杂性，使膝前痛的诊断和治疗成为骨科学中的“黑洞”，治疗的结果存在很大的不确定性。
膝前痛的感知部位不同，可以局限于髌骨区，以及髌骨的上、下、内、外侧。局限性疼痛容易找到相关病因。比如，前内侧疼痛可能与内侧滑膜皱襞综合症相关，前外侧疼痛可能与髌骨外侧支持带过度紧张（髌股关节高压）相关。但是，大部分情况下，膝前痛并不局限，或者无确切的部位，为病因的寻找带来困难。
在探讨膝前痛的解剖来源时，需要从广义的髌股关节的角度来分析。狭义的髌股关节指的是髌骨、股骨滑车和内外侧支持带。广义的髌股关节指的是整个伸膝装置与股骨的解剖或者力学耦合。从解剖部位和层次上，膝前痛可能来源于髌骨和股骨滑车的软骨下骨、滑膜、关节囊、内外侧支持带、股四头肌腱和髌腱，也可能来自膝关节外，如股四头肌、髋关节等。能确定解剖来源即能寻找病因。通过症状感知部位的判断和局部体检，特别是压痛点的检查，可以大致确定疼痛的解剖来源。如膝关节前外侧疼痛合并外侧支持带压痛，可以推测其疼痛来源为外侧支持带。遗憾的是，膝前痛常无法进行局部的解剖定位，难以明确来源。
膝前痛的患者常常合并一系列解剖、生物力学和运动学异常。解剖异常包括软骨、骨和软组织异常，如软骨的退变、髌股关节不匹配、内侧髌股韧带撕裂等；生物力学异常如髌骨不稳等；而运动学异常包括整个下肢步态异常、膝关节的活动和运动状态异常，特别是伸膝装置在下肢活动时的异常。解剖异常需要依靠影像学检查来确定，生物力学异常需要依靠临床体检和特殊器械来确定，而运动学异常的检查最可靠的方法是膝关节的三维动态分析。但是，在临床上首先难以界定异常和正常的界限，比如胫骨结节-股骨滑车间距（TT-TG间距）在不同的人群、人种均不同。另外，常常难以将这些异常改变与膝前痛相关联。
在面对膝前痛的患者时，临床医生最常规的做法就是寻找结构和功能学异常，推测这些异常与膝前痛的关联，并期望通过纠正异常来缓解患者的疼痛。因此就出现了有关膝前痛的假说：髌骨软化学说、髌股力线异常学说、组织内环境紊乱学说、神经源性假说，以及神经痛模型。
在上世纪六十年代以前，常将膝前痛归因于髌骨软骨软化。有研究表明，膝前痛与髌骨软骨软化并无明确相关性，倒可能与造成髌骨软骨软化的过度负载有关。因为髌骨软化无诊断、治疗和预后方面的意义，现在主张放弃髌骨软化症的称呼。
上世纪七十年代，经常将膝前痛归因于髌股关节对线异常。髌股关节对线异常指伸膝位较重而屈膝位较轻的髌骨的外偏、外倾，称为轨迹异常和位置异常可能更确切。髌股关节对线异常引起髌股关节外侧面高压综合征。因为髌股关节对线异常理论具有生物力学角度的合理性，曾导致了矫形手术的过热，但是手术效果总体却并不理想且不可预测。该假说未能解释为何部分人群有髌股关节对线异常而无膝前痛，也未能解释为何膝前痛在静息状态下会发生。研究表明，对线异常程度与软骨退变程度及部位无相关性。因为矫形手术结果的不可预测，甚至可能会造成医源性髌股关节对线异常，目前该假说遭到了怀疑，也影响到了相应的临床实践。
上世纪九十年代，Scott F. Dye提出正常组织内环境稳定的理论。正常组织可以承受一定频度和程度的负荷，并维持内环境的稳定。每个人有不同的负荷承受度。在此基础上提出了膝前痛的内环境失衡学说，认为过度使用或者过度负载导致内环境紊乱，从而产生疼痛。该学说实际上为过度负载学说，可以与髌股关节对线异常学说有机结合。髌股关节对线异常降低了整体负荷承受能力。有髌股关节对线异常的人可能更容易出现症状，但是如果在限度内承载，可以毫无症状。组织内环境失衡学说的主要结论是没有症状不用矫正髌股关节对线异常。组织内环境失衡学说的缺陷首先在于未能解决膝前痛的预防问题：为何每个人负载能力不同？如何知道每个人的负载潜能？通过何种方法避免髌股关节对线异常导致组织内环境失衡？其次该学说未能解释为何组织内环境失衡一旦发生，即便降低负荷，也不能恢复内环境稳定。关键的是，该学说未能从更深层次解释疼痛为何产生，未能对组织内环境失衡的治疗提出指导。临床上，骨组织组织内环境失衡能够通过PET CT或者MRI来探查，但是对软组织组织内环境失衡缺乏可靠地探查方法。
Sanchis-Alfonso通过组织的病理学检查提出了膝前痛的神经源性学说。研究发现膝前痛患者髌骨外侧支持带中VEGF（血管内皮生长因子）表达增加，血管外膜神经支配增加，NGF（神经生长因子）表达增加，并且有神经的脱髓鞘改变、神经瘤的形成和P物质含量增加。因此推测髌股关节对线异常发生时，局部组织压力增加。因为血管扭曲而出现局部缺血，诱发NGF和VEGF释放，造成过度神经支配和过度血管化。游离神经末梢释放P物质，吸引肥大细胞。P物质诱发前列腺素E2释放，肥大细胞释放组织胺。前列腺素E2刺激痛觉感受器产生疼痛，组织胺诱发疼痛。Sanchis-Alfonso神经源性学说对临床治疗有一定指导，比如可以通过外侧支持带松解缓解支持带张力，通过髌股关节去神经化减轻系列神经反应，通过药物治疗缓解P物质释放，从而缓解疼痛。但是，Sanchis-Alfonso只对髌骨外侧支持带进行了研究，对内侧支持带未行研究，也未对骨组织进行研究，可视为对组织内环境失衡学说软组织变化的解释。
Woolf对膝前痛进行过临床分析。把膝前痛从病因、病理和可能机制上分为如下几类：损伤感受性疼痛，指的是对有害刺激的一过性反应；内环境恢复稳定性疼痛，指的是组织愈合过程中恢复内环境稳定的疼痛；神经病理性疼痛，指的是自发性疼痛或者过敏性疼痛；功能性疼痛，指的是对正常神经传导的异常中枢反应。有的患者膝关节轻微外伤后又长时间的剧烈疼痛，一般与神经病理性疼痛和功能性疼痛有关。该分析有助于对膝前痛的全面理解，但是未指出确定具体机制的方法，以及针对各种机制的对策。
总之，膝前痛与髌骨软化并无明确关联，其病因查证对骨科和运动医学可医生来讲仍是巨大挑战。
