与健康成年人相比，膝骨关节炎患者的股四头肌肌力通常较低，股四头肌无力是膝关节OA发生和发展的一个重要的危险因素。因此，加强锻炼方案可增加股四头肌的肌力和感觉运动功能，减少神经抑制，并改善疼痛、膝关节活动功能和生活质量。因此，股四头肌强化锻炼在美国国立卫生研究院和疾病控制与预防中心的康复领域都有着十分重要的地位。股四头肌绝对强度和股四头肌强化被认为可以稳定膝关节不受不良位移力的影响，并保护膝盖免受病理负荷的影响，从而防止日常活动中出现结构损伤。据推测，股四头肌力量训练将增加运动时股四头肌的肌力，从而使肌肉和髌腱一起更有效地卸下膝关节。股四头肌力量的增加也会增加膝关节活动时股四头肌对于运动负荷的吸收，从而可能减少到达膝关节表面的应力。这将从理论上解释膝关节周围肌肉力量具有减震功能。

通过研究发现，虽然中等强度的12周训练，仅以一种步行速度进行测试，增加的股四头肌力量并未反映在股四头肌肌力、最大正功率、负功和正功这些方面。但股四头肌力量训练对膝关节炎患者行走时，股四头肌肌力和功能以及膝关节稳定性得到明显增强。通过增强股四头肌功能和减少步行时膝关节的负荷来实现改善膝关节炎的疼痛，提高膝关节的稳定性。事实上，力量训练还减少了参与者的疼痛和残疾，提高了自选行走的速度。此外，股四头肌的强化可以极大地改善基础神经控制，并减少股四头肌的神经抑制作用，这表明股四头肌在运动过程中的能力得到了增强。