膝裏は、太ももの裏にあるハムストリングスとふくらはぎの腓腹筋（ひふくきん）が交差し、さらに膝関節を包む関節包、主要な神経、太い血管（膝窩動脈・静脈）が密集する人体の要所です。膝裏を伸ばす動作（膝関節の伸展）を行う際、これらの組織には強い引っ張り応力と内圧の上昇が同時に加わります。そのため、わずかな炎症や構造的トラブルが存在するだけで、明確な痛みやつっぱり感として表面化します。
膝裏伸ばすと痛い原因として、まず鑑別すべき代表的な疾患は以下の5つに集約されます。
第1に挙げられるのがベーカー嚢腫（膝窩嚢腫）です。膝関節の内部には摩擦を減らす滑液（関節液）が存在しますが、関節内で炎症が起きるとこの液体が過剰に産生されます。逃げ場を失った滑液が膝裏にある滑液包（半膜様筋と腓腹筋の間）へ流れ込み、風船のように膨らんだ状態がベーカー嚢腫です。膝をピンと伸ばすと関節内圧が高まるため、膝裏のしこりが神経や周囲の筋肉を強く圧迫し、特有の鈍痛や重苦しいつっぱり感を引き起こします。
第2は半月板損傷、とりわけ内側半月板の後節（後角部）の断裂です。膝を完全に伸ばし切る動作では、半月板の後方が大腿骨と脛骨の間で挟み込まれるバイオメカニクスが働きます。加齢による変性や過去のスポーツ外傷によって半月板後角に亀裂が入っている場合、伸展時に「膝裏ピキッと痛い」と感じる電撃痛が走り、重症化すると関節の曲げ伸ばしがロックされて「膝裏痛い歩けない」という深刻な運動制限に直結します。
第3は変形性膝関節症の初期から進行期にかけての波及です。関節軟骨がすり減ることで骨同士のアライメントが崩れ、膝が完全に伸びきらない「伸展制限（屈曲拘縮）」が生じます。曲がったまま固まりつつある膝を無理にまっすぐ伸ばそうとすると、後方の関節包や靭帯に過剰なテンションがかかり、強い牽引痛が発生します。
第4はスポーツ愛好家や立ち仕事従事者に多いハムストリングス腱炎です。太ももの裏から膝裏の骨へと付着する腱組織が、過度の負荷やオーバーユースによって微小断裂と炎症を起こしているケースです。前屈運動やランニングの蹴り出しなど、腱が強く引き伸ばされるタイミングで限局的な刺痛が生じます。
そして第5の見落としてはならない危険な病態が、循環器系の緊急疾患である深部静脈血栓症（DVT）です。下肢の深部静脈に血の塊（血栓）が詰まり、血流が鬱滞する病態で、膝裏やふくらはぎに腫脹、熱感、激しい痛みを引き起こします。これを単なる筋肉痛と誤認してマッサージやストレッチを行うと、血栓が血流に乗って肺へ飛び、致死的な肺塞栓症を誘発する恐れがあります。
