膝关节矫形支具的结构设计高度模块化，通常由主体框架、关节铰链、固定系统、衬垫及调节机构五大部分构成，各组件协同实现力学支撑与穿戴舒适性的平衡。主体框架多采用轻质高强度材料，如航空级铝合金（6061-T6）、碳纤维复合材料或热塑性聚氨酯（TPU），前者兼顾刚性与重量（密度约2.7 g/cm³），后者则提供更好的柔韧性与贴合性。框架形态分为开放式（Open-frame）与封闭式（Closed-shell）两类：开放式结构便于散热与调节，常见于功能性支具；封闭式则提供更均匀的压力分布，多用于免荷型或术后固定支具。

关节铰链是支具的核心功能部件，决定其运动控制能力。基础型铰链仅允许单一轴向屈伸；高级铰链则具备多轴补偿功能，可适应膝关节在屈曲过程中自然发生的内外旋与前后滚动（即“ screw-home mechanism”），避免因刚性约束导致皮肤磨损或不适。部分产品（如Össur’s Unloader One）采用专利四连杆机构，实现动态力线调整；而Bledsoe Brace等术后支具则集成可编程限位器，通过旋钮或卡扣设定屈伸角度上限与下限。铰链材质通常为不锈钢或工程塑料，表面经阳极氧化或涂层处理以增强耐磨性与生物相容性。

固定系统负责将支具稳定附着于肢体，一般包括大腿与小腿段的绑带（Straps）或包裹式套筒（Sleeve）。绑带多采用尼龙搭扣（Velcro）配合弹性织物，允许微调松紧度；高端产品则引入BOA®旋钮系统，实现单手快速精确调节。衬垫直接接触皮肤，需具备吸湿排汗、防滑与减压功能，常用材料包括闭孔泡沫（Closed-cell foam）、硅胶凝胶垫或抗菌处理的氯丁橡胶（Neoprene）。此外，部分支具配备髌骨开窗（Patellar cut-out）或独立髌骨稳定环，以防止髌骨半脱位或改善轨迹。整体结构需通过有限元分析（FEA）优化应力分布，确保在最大负载下（通常按体重1.5倍设计）无结构失效风险。