在下队时，曲绵域频频发现运动员有膑骨软化的病例出现，老年人的常见病为什么会发生在年纪轻轻的运动员身上？这一特殊的现象引发了他的思考。关节软骨损伤，由此成为曲绵域最为关注的科研课题，也是运动医学所创建以来的中心课题。

20世纪60年代，曲绵域教授通过关节软骨损伤的机理研究，以及对运动员髌骨软骨病（大量临床分析）、足球踝、投掷肘的临床观察以及动物实验（膝踝磨损实验），证明在运动员中这类伤病的发生均系关节软骨的微细损伤所致。

上世纪80年代，他通过进一步的研究，证明关节软骨损伤后，其病理发生、发展过程有胶原自身免疫反应参与，同时，也证明了软骨表面的无形层对自身胶原免疫反应有屏蔽作用。这一结论为关节软骨损伤的防治提供了理论依据，达到国际先进水平。他还在国内外首次用髌骨脱位方法研究股骨缺损软骨的化生过程，在国际上首次研究证明，硅橡胶固体及胶体可用来修复软骨缺损，并已用于临床。与此同时，他证明了软骨异体移植，贮存软骨异体移植3年后均有吸收现象，可能为晚期排斥反应。近年来他对关节软骨损伤时有自身免疫反应的参与、胶原分型、异位化骨机理、骨关节炎软骨的细胞因子不对称表达等研究，都达到国内外领先水平。

曲绵域在科研上的突出成就得到了国际国内的广泛认可，先后荣获国家科技进步三等奖、部委级1～3等奖13项。

世界运动医学大会关于软骨的主题报告都是曲绵域的“专利”。他本人也于1982年在维也纳当选为国际运动医学联合会科学委员会委员，1986～1994年连任两届联合会副主席。我国运动医学的发展起步较晚，一个中国人能够连任两届副主席，并成为软骨研究的权威，曲绵域是这样看待自己的：“选你首先是因为你的国家有实力，体育事业强；二要专业上能有真东西。”

忆起当年的科研经历，曲绵域对早年杨树林里陪伴自己的那群兔子心存感念。研究软骨损伤的时候，大量的实验内容就是频繁刺激兔子的关节，拽着兔子的腿做关节拉伸；在兔子的软骨组织上划开一道口子，尝试进行软骨移植。

“北医三院养动物大概就是从我这里开始的。那时候，搞科研完全是土法上马，没有实验动物，只能自己养。我在杨树林里挖了十几个坑，每个坑里养上十几只兔子，上面加个盖一锁，也没有人偷。”

除了软骨损伤之外，韧带和末端病的防治也是曲绵域的专长。他根据对腱、韧带与骨接合处的解剖和病理的研究，在国内及国际上首先提出了完整的腱止装置的分型及其损伤病理表现理论。在末端病的防治研究中，曲绵域首次发现在髌腱止点下，有一防止止点折屈断裂的舌状软骨垫；根据腱止点周围结构，他又首次提出三种不同类型的腱止点。从20世纪80年代起，曲绵域开始将目光投向运动创伤的细胞学与分子生物学研究。在这一研究课题中，他就运动创伤中的胶原免疫和运动损伤中细胞分化与反分化作了重点研究，使我国的运动医学走向世界前沿。

“科研工作不怕慢，就怕停。细水长流，坚持下来就是胜者。”就像他说的那样，如今，已年逾八旬的曲绵域并没有停止在科研道路上的思考和探寻，他又把目光投向了运动外伤的训练适应课题。有很多高水平运动员有伤，但仍在正常训练且取得优异成绩，著名乒乓球运动员刘国梁肩袖腱断裂，仍然取得了1999年乒乓球世界锦标赛冠军；足舟骨疲劳骨折是一种较严重的运动外伤，但有个别运动员却能正常训练并获体操或技巧世界冠军，像1984年洛杉矶奥运会体操全能金牌获得者李宁就是带伤夺金。这些例子都引起了曲绵域浓厚的兴趣，并从功能替代性适应、结构性适应、痛疼耐受适应等方面进行了探讨。