【目的】本研究は健常ビーグル犬のトレッドミル歩行における足根関節角度と腓腹筋内側頭（Gastrocnemius Medialis：以下，GASM）および前脛骨筋（Tibialis Cranialis：以下，TC）の筋活動を同期計測し，歩行相に基づく正常参照データを提示することを目的とした。【方法】健常ビーグル犬6頭を対象に，一定速度（0.7 m/s）歩行中の足根関節角度と表面筋電図（Electromyogram：以下，EMG）を記録した。各歩行周期を0–100%に時間正規化し，歩行相別%EMG, 個体間波形類似性，筋活動ピーク発現位相を解析した。【結果】足根関節は荷重応答期に屈曲し，前遊脚期に最大伸展，遊脚前期に最大屈曲を示した。GASMは荷重応答期，TCは遊脚前期で最大活動を示し，両筋とも歩行相間で有意差を認めた（p<0.001）。個体間波形類似性は，足根関節角度r=0.88, GASM r=0.93, TC r=0.71であった。【結論】足根関節運動と下腿筋活動は，歩行相に依存した協調パターンを示した。本データは，犬の異常歩行評価および理学療法介入効果判定の基礎資料となる。
Objective: To describe phase-specific normative reference data for tarsal joint kinematics and lower limb muscle activity during constant-speed treadmill walking in healthy Beagles.
Methods: Six healthy Beagles walked on a treadmill at 0.7 m/s. The tarsal joint angle and surface electromyography (sEMG) of the gastrocnemius medialis (GASM) and tibialis cranialis (TC) were synchronously recorded. Gait cycles were time-normalized to 0–100%, and phase-averaged normalized sEMG amplitudes (%EMG) were calculated for five gait phases: loading response (LR), middle stance (MidSt), pre-swing (PSw), early swing (ESw), and late swing (LSw). The phase differences in %EMG were analyzed using the Friedman test. In addition, the inter-individual waveform similarity and timing of peak muscle activity were quantified.
Results: The tarsal joint flexed transiently during LR, extended through MidSt, and reached peak extension and flexion during PSw and ESw, respectively. GASM activity was highest during LR and increased further during LSw, whereas TC activity increased from PSw and was highest during ESw. The phase-averaged %EMG differed significantly among the gait phases for both muscles (p<0.001). The mean inter-individual waveform similarity was r=0.88 for the tarsal angle, r=0.93 for GASM %EMG, and r=0.71 for TC %EMG. GASM peak timing occurred at 1.2±1.6%GC in LR and at 96.2±1.9%GC in LSw, whereas TC peak timing occurred at 69.8±6.9%GC in ESw.
Conclusion: Tarsal kinematics and GASM and TC activity in healthy Beagles exhibited phase-specific coordination during treadmill walking. These data provide normative reference information for phase-based interpretation of canine gait abnormalities and for monitoring rehabilitation outcomes.
獣医療の高度化を背景に，犬や猫などの伴侶動物における治療成績は向上し，術後回復や慢性疾患管理，ならびに終末期を含む生活支援の重要性が高まっている。これに伴い，加齢や疾患により運動機能が低下した症例が増加しており，動物自身の生活の質（Quality of Life）の改善および飼い主の介護負担の軽減が，解決すべき臨床上の課題として顕在化している。こうした課題に対し，運動機能の回復・維持と生活の支援を担う理学療法の有用性は，獣医療領域においても急速に認知されつつある。
一方で，獣医臨床現場での理学療法の評価と介入は，客観的指標の不足から経験則に依存しているのが現状である。理学療法における臨床推論には，対象動物の身体運動学の深い理解が不可欠であるが，犬を含む四足動物では，臨床で参照可能な正常な運動学データや筋活動の解釈が，ヒトの領域に比べて十分に整理・標準化されていない1–3）。したがって，犬の歩行における関節運動と筋活動の対応関係を，ヒトで確立されてきた方法論（運動学と筋電図を歩行相で統合して解釈する枠組み）に基づいて定量化することは，獣医療領域における理学療法の評価および介入を標準化するための科学的基盤となる。
犬は踵を接地しない趾行（digitigrade）の歩行様式をとるため，立脚初期に踵接地から衝撃を受容するヒトの足関節機能モデルをそのまま適用することはできない。一方，四足動物の歩行においても，衝撃吸収，推進力発揮，遊脚期のクリアランス確保，次期接地への準備といった生体力学的な共通の機能要求は存在し，これらは関節角度変化と筋活動タイミングの協調関係として表現されうる4）。特に，犬後肢の足根関節（ヒトの足関節に相当）は，こうした機能発現の中核を担う重要な遠位関節であり，アキレス腱断裂や浅屈筋腱脱臼などの術後リハビリテーションを含め，臨床上きわめて重要な理学療法介入が求められる部位である。
犬の歩行に関する先行研究では，トレッドミル歩行における関節角度および筋活動の基本パターンが報告されており1）2），速度や歩容の変化に伴う複数筋の活動様式の変化も示されている5）。加えて近年では，X線透視などを用いた高精度三次元解析による後肢運動学の理解も進んでいるが6），これらの研究の多くは，関節運動と筋活動を統合し，歩行相に沿って臨床推論に直結する形式で正常参照データを明らかにすることを主目的としていない3）7）。獣医療領域での理学療法への臨床応用を考慮すれば，関節運動を単なる角度推移として捉えるだけでなく，筋活動と対応づけて「どの歩行相で何が起きているか」を解釈するための正常参照情報が不可欠である。しかし，現状ではそのような情報は十分に蓄積されていない。とりわけ，足根関節角度の時系列変化と，足根関節伸展（底屈に相当）を担う腓腹筋，ならびに屈曲（ヒトの背屈に相当）を担う前脛骨筋（Tibialis Cranialis：以下，TC）の筋活動タイミングを同一条件下で計測し，歩行相と関連付けて論じた報告はみられない。この知見の欠如により，臨床で観察される「足根の硬さ」「蹴り出しの弱さ」「つまずき」といった異常歩様が，関節構造に起因するのか，あるいは筋機能に起因するのかという臨床的な意思決定が困難となっている。
本領域における先駆的な系統的記述として，Tokuriki1）は犬の常歩における50筋の刺入電極による筋電図と関節運動学を網羅的に記述し，当該領域の基盤的知見を提供した。一方で同研究は，（i）筋電図と関節運動が異なる個体（筋電図：エアデール・テリア1頭，サイクログラム：雑種犬1頭）から取得され，同一個体・同一試行で同期計測されたものではないこと，（ii）筋活動がNil, Negligible, Slight, Moderate, Marked, Very Markedの半定量6カテゴリで分類されていること，（iii）各計測が単一個体に基づくため，群レベルの記述統計や信頼区間（Confidence Interval：以下，CI）の算出は行われていないこと，という方法論的特徴を有する。したがって，同一犬種の複数個体から，足根関節角度と表面筋電図（surface Electromyogram：以下，sEMG）を同一条件下で同期計測し，歩行相別の連続的な定量指標およびCIとして正常参照データを提示した研究は，十分には示されていない。
本研究の目的は，一定速度のトレッドミル歩行における犬の足根関節角度の推移を定量化するとともに，足根関節伸展の主動作筋である腓腹筋および足根関節屈曲の主動作筋である前脛骨筋の筋活動を同一条件下で計測し，歩行相における関節運動と筋活動の協調関係を明らかにすることである。本研究は特定の機能仮説を検証するのではなく，臨床で参照可能な正常パターンを提示することを主眼とする。本研究で得られる知見は，獣医療領域における理学療法評価および介入（運動療法設計，モニタリング，効果判定）において，臨床所見を歩行相に基づいて解釈するための客観的な基準（正常参照データ）となることが期待される。
本研究は，健常ビーグル犬のトレッドミル歩行における足根関節運動と下腿筋活動を同時計測し，歩行相に基づいて正常参照パターンを記述する横断的観察研究である。なお，歩行相間の統計比較は探索的解析として位置づけ，p値の有意性のみならず効果量を重視して解釈を行った。
2. 供試動物対象は酪農学園大学で飼育されている臨床的に健常と判断されたビーグル犬6頭（雄3頭，雌3頭）とした。身体特性は，体重12.3±1.9 kg（平均±標準偏差［Standard Deviation：以下，SD］），体高39.2±1.4 cm，年齢4–8歳（平均年齢6.5±2.0歳）である。計測に先立ち，整形外科的および神経学的検査により，歩行機能にかかわる異常がないことを確認した。本研究は酪農学園大学動物実験委員会の承認を受けて実施した（承認番号：VH17B7）。
3. トレッドミル歩行条件と計測手順歩行計測はトレッドミル（AF1900, ALINCO, Osaka, Japan）上で実施した。実験に先立ち，馴致期間として3日間，1回20分の歩行セッションを1日2回行った。計測時のトレッドミル速度は0.7 m/s，傾斜は0%に設定した8）。
計測手順として，各個体につきTC計測用試行および腓腹筋内側頭（Gastrocnemius Medialis：以下，GASM）計測用試行の2試行を実施した。各試行において，足根関節角度と対象筋（GASMまたはTC）のsEMGを同時記録した。計測は歩行が安定したことを確認した後に開始し，定常歩行が維持された区間から連続する10歩行周期（Gait Cycles：以下，GC）を取得した。解析対象肢は左後肢とした。データ処理において，本研究では取得した10GCを個体内で加算平均し，個体内代表波形（個体代表値）として解析に用いた。特に足根関節角度（運動学）については，GASM試行およびTC試行で同一条件・同一手順により取得した個体内代表波形をさらに平均し，「統合代表波形（統合代表値）」として算出した。
4. 運動学計測（三次元動作解析）三次元動作解析装置（KinemaTracer, Kissei Comtec, Nagano, Japan；サンプリング周波数60 Hz）を用いて運動学データを取得した。後肢にカラーマーカーを貼付し，ランドマークは膝関節（大腿骨外側顆と腓骨頭の間），腓骨外果，第5中足骨遠位外側とした8）。
三次元座標はKinemaTracer内蔵のデジタルフィルタを用いて平滑化し，カットオフ周波数は8 Hzとした8）。関節角度は隣接セグメント間角度として算出した。足根関節角度は，下腿セグメント（膝関節→腓骨外果）と足部セグメント（腓骨外果→第5中足骨遠位外側）がなす角として定義した8）。
5. 歩行周期・歩行イベント・歩行相の定義GCは，左後肢の初期接地（Initial Contact：以下，IC）から，次の同側ICまでの期間と定義した8）。ICの同定は，同期ビデオをフレームごとに視察して行った。歩行相分類は，犬の後肢歩行相について報告した先行研究8）に準じ，ICに続く5相（荷重応答期［Loading Response：以下，LR］，立脚中期［Middle Stance：以下，MidSt］，前遊脚期［Pre-swing：以下，PSw］，遊脚前期［Early Swing：以下，ESw］，遊脚後期［Late Swing：以下，LSw］）に区分した。同研究では各相の境界を対側肢の接地・離地などのイベントにより定義しているが，本研究では個体間の比較を容易にするため，時間正規化（0–100%GC）を行った上で，同研究で報告されている以下の標準的な相区分（%GC）を採用した。すなわち，LR：0.0–13.5%GC, MidSt：13.5–48.5%GC, PSw：48.5–64.0%GC, ESw：64.0–81.5%GC, LSw：81.5–100.0%GCとした。
6. 表面筋電図（sEMG）計測筋活動の記録には，テレメトリ式sEMGシステム（Telemyo 2400T G2, Noraxon, AZ, USA；サンプリング周波数1500 Hz）を用いた。対象筋は左後肢のTCおよびGASMとした。電極には双極誘導用自己粘着性電極（HEX Dual Electrodes, Noraxon；電極間距離20 mm）を用い，参照電極（アース）は坐骨結節上に貼付した9）。電極貼付に際しては，被毛をクリッピングおよび剃毛し，皮膚前処理用ゲル（Skin Pure, Nihon Kohden, Tokyo, Japan）による角質除去および80%エタノールによる脱脂を行い，皮膚インピーダンスの低下を図った。電極の貼付は，犬が四肢対称となる立位姿勢で行い，GASMは「大腿骨内側顆と踵骨隆起を結ぶ線の近位1/3」，TCは「腓骨頭と内果を結ぶ線の近位1/3」を目安に，筋腹上で筋線維の走行に沿うように配置した。電極貼付はすべての個体において同一検者が行った9）10）。なお，左後肢のGASMおよびTCに対する電極貼付位置を図1に示す。本研究に先立ち，同一の実験系・同一検者により，皮膚前処理手順，電極貼付位置，電極間距離，および参照電極の位置を予備的に確認し，測定手順を標準化した。電極貼付および皮膚前処理については，ヒト表面筋電図におけるSurface ElectroMyography for the Non-Invasive Assessment of Muscles（SENIAM）推奨手順10）の基本的考え方を参考にし，先行する犬の表面筋電図研究9）と整合する手順で実施した。解析前には，全試行の記録波形を視察し，電極剥離，顕著な運動アーチファクト，ベースラインドリフト，信号消失など，解析からの除外を要する明らかな信号異常の有無を確認した。その結果，これらに該当する試行は認められなかったため，全6個体におけるGASMおよびTCの全試行を解析対象とした。なお，本研究では，統計学的な外れ値検定に基づくデータ除外は実施せず，信号波形の視察により測定不良の有無を確認した。また，本研究の解析単位は各個体における連続10GCの加算平均波形（個体内代表波形）であり，同一セッション内での周期内変動の影響を平均化した。
左後肢に貼付した双極誘導用自己粘着性電極（HEX Dual Electrodes, Noraxon；電極間距離20 mm）の貼付位置を示す．GASMは「大腿骨内側顆と踵骨隆起を結ぶ線の近位1/3」，TCは「腓骨頭と内果を結ぶ線の近位1/3」に，筋線維走行に沿って配置した．参照電極は坐骨結節上に貼付した．
運動学データ，ビデオデータ，およびsEMGデータは，外部トリガ信号により同期した。記録開始時にKinemaTracerから出力された3 Vのトリガパルスを，sEMG装置にマーカー信号として入力することで時間同期を行った9）。取得したsEMG信号は，解析ソフトウェア（MyoResearch XP, Noraxon）を用い，20–500 Hzのバンドパスフィルタを適用した後，全波整流し，二乗平均平方根（Root Mean Square：以下，RMS）（窓幅150 ms）により平滑化した10）。
8. データ処理および算出指標運動学データの解析には，各GCを0–100%に時間正規化し，0.5%刻みに再サンプリング（resample）したデータを用いた8）。まず，試行（GASM試行，TC試行）ごとに10GCの平均波形を算出し，これを「個体内代表波形」（以下，%GC）とした。続いて，足根関節角度の算出にあたっては，各個体においてGASM試行とTC試行の個体内代表波形をさらに平均化し，これを「統合代表値」として解析に用いた。最終的な個体間平均波形は，この統合代表値から算出した。主要な運動学指標は，足根関節角度の時系列波形，および各歩行相（LR, MidSt, PSw, ESw, LSw）における最大角度，最小角度，および関節可動域（Range of Motion：以下，ROM）とした。
sEMGデータについても，各GCを0–100%に時間正規化した9）。振幅正規化は個体ごとに行い，各GCにおけるRMS波形の「GC全体平均（0–100%平均）」を算出した。その上で，10GC分の全体平均値をさらに平均した値を基準値（100%）として，各時点の振幅を%EMGとして換算した（%EMG=各時点振幅／基準値×100）。主要な筋活動指標は，各歩行相におけるGASMおよびTCの%EMG平均値（phase-averaged %EMG）とした。相内平均値は，前述の定義に基づき各相の%GC範囲に含まれる%EMGを平均して算出した。なお，%EMGの算出および相内平均は，各筋（GASM, TC）についてそれぞれ独立に実施した。
9. 統計解析統計解析にはR（R Foundation for Statistical Computing, Vienna, Austria）を用い，有意水準は5%とした。データは平均±SDまたは95%CIで示した。統計解析の解析単位は犬（N=6）とし，各個体の10GCから得られた個体代表値を用いた。歩行相（LR, MidSt, PSw, ESw, LSw）間の比較には，Friedman検定を用い，効果量としてKendall’s Wを算出した。本研究では標本サイズおよび検出力の観点から，事後比較（Wilcoxon符号順位検定および多重比較補正）は実施せず，相間の全体的な傾向（主効果）の評価にとどめた。歩行相ごとの平均%EMGは，図3および表3に平均値と95%CIとして記述し，図2の連続波形と併せて相間の傾向を記述的に比較した。95%CIは，各相における個体間平均に対し，t分布（自由度N−1）を用いて算出した（平均±t_｛0.975, N−1｝×SD/
）。なお，本研究における推測統計は筋活動指標（phase-averaged %EMG）に対してのみ実施した。足根関節角度に関しては，波形および相別指標を正常参照データとして記述することを主目的としたため，記述統計のみを行った。
半定量的カテゴリに基づいて筋活動を記述した先行研究1）では十分に示されていない定量情報を補足するため，本研究では以下の2項目を算出した。第一に，正常参照波形の個体間類似性を記述するため，時間正規化後（0–100%GC, 0.5%刻み，201点）の足根関節角度，GASM %EMG，およびTC %EMGについて，6個体間の全組み合わせ（15ペア）でPearson相関係数を算出し，平均値および範囲を示した。第二に，筋活動ピーク発現位相の個体間での一貫性を記述するため，GASMではLRおよびLSwの相内，TCではESwの相内において，各個体の%EMG包絡線が最大値を示す時点（%GC）を同定し，平均±SDとして示した。これらの指標は，先行研究1）の半定量的カテゴリ分類（Nil, Negligible, Slight, Moderate, Marked, Very Marked）では直接的には得られにくい連続量に基づく定量指標であり，本研究における正常参照データの特徴を補足的に示すものとして位置づけた。
対象とした健常ビーグル犬6頭（雄3頭，雌3頭）の基本属性を表1に示す。全頭において予定された歩行計測を完了し，すべての試行から解析に必要なデータを取得した。
| 個体ID | 性別 | 年齢（歳） | 体重（kg） | 体高（cm） |
|---|---|---|---|---|
| A | オス | 8 | 14.7 | 40.5 |
| B | メス | 4 | 11.8 | 39 |
| C | メス | 7 | 10.5 | 37 |
| D | オス | 8 | 12.5 | 40 |
| E | メス | 8 | 10 | 38.5 |
| F | オス | 4 | 14.3 | 40.5 |
| 平均±SD | — | 6.5±2.0 | 12.3±1.9 | 39.2±1.4 |
足根関節角度の統合代表波形を図2上段に示す。GC（0–100%GC）を通じて足根関節角度は歩行相に依存した特徴的な変化を示し，立脚期と遊脚期にそれぞれ1回ずつの屈曲・伸展のサイクルが認められた。具体的には，立脚期のICからLRにかけて足根関節が屈曲したのち，MidStを通じて持続的に伸展し，PSwで最大伸展に達した。続く遊脚期では，ESwにおいて急速に屈曲して最大屈曲に達したのち，LSwにかけて再び伸展に転じた。
上段：足根関節角度．中段：腓腹筋内側頭（GASM）の正規化筋電図（%EMG）．下段：前脛骨筋（TC）の正規化筋電図（%EMG）．実線は全6頭の個体間平均値，エラーバーは標準偏差（SD）を示す．縦線は歩行相の境界（LR: 0–13.5%, MidSt: 13.5–48.5%, PSw: 48.5–64.0%, ESw: 64.0–81.5%, LSw: 81.5–100.0%GC）を示す．左側の模式図は各グラフに対応する計測部位および運動方向を示し，上部の連続図は各歩行相における後肢の姿勢を示す．
歩行相別の最大角度，最小角度，およびROMを表2に示す。最大角度（最大伸展）はPSwで最も大きな値を示した（144.5±3.4°，95%CI 141.0–148.1）。一方，最小角度（最大屈曲）はESwで最も小さい値を示した（114.1±4.3°，95%CI 109.6–118.6）。また，ROMはESwで最大値を示した（25.3±3.7°，95%CI 21.4–29.2）。
| 歩行相 | 最大角度（deg） | 最小角度（deg） | ROM （deg） |
|---|---|---|---|
| LR | 135.3±7.5 （127.4–143.1） | 124.5±8.0 （116.1–132.9） | 10.8±2.8 （7.8–13.7） |
| MidSt | 141.7±3.5 （138.0–145.4） | 125.3±7.6 （117.3–133.3） | 16.4±7.9 （8.1–24.7） |
| PSw | 144.5±3.4 （141.0–148.1） | 139.6±3.8 （135.7–143.6） | 4.9±0.6 （4.3–5.6） |
| ESw | 139.4±4.2 （135.0–143.8） | 114.1±4.3 （109.6–118.6） | 25.3±3.7 （21.4–29.2） |
| LSw | 137.9±5.7 （131.9–143.9） | 114.4±4.6 （109.6–119.1） | 23.5±2.0 （21.4–25.7） |
GASMおよびTCのGCにおける正規化筋電図（%EMG）の連続波形を図2中段（GASM）および下段（TC）に示す。GASMはIC直後から荷重応答期（LR）にかけて高値を示し，その後MidStで一定程度の活動が維持されたのち，前遊脚期（PSw）から遊脚前期（ESw）では低値で推移した。続いてLSwにかけて再び増加し，次のICに向けて活動のピークを形成した。一方，TCは立脚期前半（LRからMidSt）では低値で推移し，PSwから増加して遊脚期（ESw）で最大となったのち，LSwで低下した。
4. 歩行相別の筋活動（相別平均%EMG）歩行相ごとのGASMおよびTCの相別平均%EMGの推移を図3（平均，95%CI）および表3（平均±SD, 95%CI）に示す。GASMは立脚初期（LR）で高い活動を示し（173.4±22.1），MidStにて一定程度の活動が維持された（91.6±13.5）。その後，前遊脚期（PSw）および遊脚前期（ESw）では低値にとどまり（PSw 45.6±22.5；ESw 39.6±15.1），LSwで再び活動が増大した（154.5±16.3）。一方，TCは立脚期前半（LRおよびMidSt）では低値で推移し（LR 44.9±18.9；MidSt 41.7±19.4），PSwから活動増加に転じてESwで最大となった（187.2±42.5）。続くLSwでは活動が低下した（138.1±45.0）。
（A）腓腹筋内側頭（GASM）．（B）前脛骨筋（TC）．各点は全6頭の個体間平均値を，エラーバーは95%信頼区間（95% CI）を示す．縦軸は平均%EMG（Mean phase %EMG）を，横軸は歩行相（LR, MidSt, PSw, ESw, LSw）を示す．
| 歩行相 | 腓腹筋内側頭（GASM） 相別平均%EMG | 前脛骨筋（TC） 相別平均%EMG |
|---|---|---|
| LR | 173.4±22.1 （150.2–196.6） | 44.9±18.9 （25.1–64.6） |
| MidSt | 91.6±13.5 （77.4–105.8） | 41.7±19.4 （21.4–62.1） |
| PSw | 45.6±22.5 （21.9–69.2） | 150.6±41.8 （106.7–194.5） |
| ESw | 39.6±15.1 （23.8–55.5） | 187.2±42.5 （142.6–231.8） |
| LSw | 154.5±16.3 （137.4–171.7） | 138.1±45.0 （90.9–185.2） |
歩行相間の比較（Friedman検定）の結果を表4に示す。相別平均%EMGは，GASMおよびTCともに歩行相間で有意な主効果を認めた（GASM：χ2（4）=22.930, p<0.001, Kendall’s W=0.96；TC：χ2（4）=18.670, p<0.001, Kendall’s W=0.78）。
| 筋 | Friedman χ2（4） | p値 | Kendall’s W |
|---|---|---|---|
| 腓腹筋内側頭（GASM） | 22.930 | 0.000 | 0.96 |
| 前脛骨筋（TC） | 18.670 | 0.001 | 0.78 |
6個体間における時間正規化波形のPearson相関係数（15ペアの平均値および範囲）は，足根関節角度でr=0.88（0.67–0.99），GASM %EMGでr=0.93（0.86–0.98），TC %EMGでr=0.71（0.41–0.96）であった。これらの結果から，本研究の測定条件下では，足根関節角度およびGASM %EMGは個体間で比較的類似した波形パターンを示し，TC %EMGはGASM %EMGに比べて個体間差が大きい傾向を示した。
筋活動ピーク発現位相（%GC）は，GASMではLR相内のピークが1.2±1.6%GC, LSw相内のピークが96.2±1.9%GCであり，TCではESw相内のピークが69.8±6.9%GCであった。特にGASMでは，接地直後のLRおよび接地直前のLSwにおけるピーク発現位相の個体間SDが2%GC以下であり，接地周辺におけるGASM活動ピークの発現時期は，個体間で比較的一貫していた。
本研究は，健常ビーグル犬のトレッドミル歩行時における足根関節運動と下腿筋活動の協調関係を歩行相に基づいて定量化し，正常参照パターンとして提示することを目的とした。結果として，足根関節角度および筋活動（GASM, TC）は歩行相に依存した特徴的な推移を示した。以下，各歩行相における生体力学的な機能要求と，観察された運動学・筋活動パターンの関連について考察する。
1. 立脚初期（IC～LR）における衝撃受容：足根関節屈曲とGASM高活動足根関節はICからLRにかけて一過性の屈曲を示し，その後MidStに向けて伸展へ転じた（図2上段）。この立脚初期の屈曲は，接地直後の荷重応答期において足根関節が受動的に屈曲することで衝撃を緩衝し，滑らかな荷重移行を可能にする機能的役割を果たしていると考えられる。この屈曲局面において，伸展筋であるGASMが全歩行相中で最大の活動を示したことは，過度な屈曲を制御しつつ荷重応答を安定化させる遠心性収縮による制御を強く示唆する。犬の歩行に関する先行研究においても，腓腹筋群が立脚期に活動することが示されており1）5），本研究の所見はこれらと完全に整合する。加えて，足根関節角度推移とGASM波形を同一条件下で計測した本研究の所見は，臨床で観察される「接地直後の足根の過度な沈み込み」のような異常を，関節運動（屈曲増大）と筋機能（遠心性制御の不足）の双方から評価するための客観的な参照枠となりうる。
2. 立脚中期（MidSt）における推進：足根関節伸展とGASM活動の維持足根関節はMidSt全域にわたり持続的な伸展を示し，GASMにおいても同期間中，一定程度の活動が維持された（図2上段・中段，図3左）。この「足根関節伸展の持続と伸展筋活動の維持」の同期は，立脚中期の推進局面における足根関節伸展筋群の能動的な寄与を示唆する。事実，既報の床反力解析によれば，前肢は主に鉛直支持と制動成分を担い，後肢は推進成分に大きく寄与することが示されている11）12）。また，運動学および筋機能の観点からも，後肢が推進レバーとして機能することが提唱されている4）12）。本研究は床反力を直接計測していないため，後肢全体の推進力への寄与を定量的に断定することには慎重であるべきだが，今回観察された運動学・筋活動パターンは，既報の推進メカニズムと矛盾しないものである。したがって，MidStにおける足根関節の伸展とGASM活動は，遠位関節が立脚期の力発揮および力伝達（推進機能）の一端を担っていることを支持する所見と解釈できる。
3. 前遊脚期～遊脚前期（PSw～ESw）におけるクリアランス確保：足根関節屈曲とTC活動のピークPSwで最大伸展位に達した足根関節は，続くESwにかけて急速に最大屈曲位へと転じ，この期間に最大の関節可動域を示した（図2上段，表2）。これらの大きな屈曲角および可動域は，趾行動物である犬においても，遊脚期の趾（足先）のクリアランス確保に不可欠な運動学的特徴である。ヒト歩行においても，遊脚期の足関節背屈は足部クリアランスの確保に重要な役割を担うことが知られている13）。機能的に背屈筋として働くTCは，立脚期前半で低値であったが，PSwから増加に転じ，ESwで最大活動となった（図2下段，図3右）。TC活動の増大が足根関節屈曲の増大と同時期に観察されたことは，同筋のクリアランス確保という機能的役割と整合する。既報の筋電図研究においても，前脛骨筋の遊脚期前半における活動増加が報告されており1）。本結果はその傾向と整合する。臨床的には，「つまずき」や「遊脚期の足先の引っかかり」といった徴候に対し，その原因が足根関節の可動性低下（運動学）にあるのか，TCの出力不足（筋機能）にあるのかを鑑別するための参照枠として，本研究の正常パターンは有用である。
4. 遊脚後期（LSw）における次周期接地準備：GASM活動再増加と足根関節伸展ESwで最大屈曲位に達した足根関節は，LSwにかけて再び伸展へと転じた（図2上段）。これと同期して，GASM活動はLSwで再増大し，次周期のICに向けて波形の振幅が上昇傾向を示した（図2中段）。本研究は床反力や接地直前の関節モーメントを直接計測していないため詳細を断定することはできないが，遊脚後期における足根関節の伸展運動と，接地に先行する筋活動増加は，次周期の接地および荷重応答（衝撃吸収）に向けた準備的な事前収縮（pre-activation）の要素である可能性を強く示唆する。
5. 本研究の臨床的意義犬後肢の運動学については，トレッドミル歩行における基本パターンや高精度三次元解析の報告が存在するが6），足根関節角度と下腿筋活動を同一条件下で同期計測し，歩行相に基づいて統合的に整理した報告は依然として限定的である。本研究の特長は，足根関節の歩行相依存的な運動学と，GASMおよびTCの筋活動の協調関係を，相別平均値，95%CI，個体間波形類似性，および筋活動ピーク発現位相を含む定量指標として提示した点にある。本研究で得られたデータは，臨床における諸徴候を「どの歩行相で，どの運動学的変化または筋活動パターンの逸脱が生じているか」という観点から整理するための客観的な正常参照枠となる。特に，神経学的疾患，整形外科的疾患，術後リハビリテーション症例などにおいて，正常歩行パターンからの逸脱や介入後の変化を定量的に評価する際の比較基準として活用できる可能性がある。したがって，本研究は，動物に対する理学療法領域において，歩行相に基づく臨床推論，異常歩行評価，および介入効果判定を支える基礎資料を提供するものと位置づけられる。
6. Tokurikiの先行研究1）との比較と本研究の新規性犬の歩行筋電図学における先駆的研究として，Tokurikiの常歩に関する報告1）が挙げられる。同研究は，犬の常歩における50筋の刺入電極による筋電図と関節運動を網羅的に記述し，四足動物の歩行における筋活動と関節運動の基盤的知見を提供した重要な研究である。一方で，同研究には，（i）筋電図はエアデール・テリア1頭，サイクログラムは雑種犬1頭から取得されており，筋電図と関節運動が同一個体・同一試行で同期計測されたものではないこと，（ii）筋活動がNilからVery Markedまでの半定量的カテゴリで分類されていること，（iii）各計測が単一個体に基づくため，複数個体に基づく平均値，SD，95%CIなどの群レベルの定量指標は提示されていないこと，という方法論的特徴がある。
本研究は，これらの先駆的知見を否定するものではなく，現代的な計測・解析方法を用いて補完するものである。具体的には，（a）同一犬種である健常ビーグル犬6頭を対象としたこと，（b）同一個体内で足根関節角度と表面筋電図を外部トリガ信号により同期して同時計測したこと，（c）時間正規化後の波形から相別平均，SD，95%CIを算出したこと，（d）Friedman検定およびKendall’s Wにより相別筋活動の歩行相依存性を統計学的に評価したこと，（e）個体間波形類似性および筋活動ピーク発現位相を定量的に記述したこと，に特徴がある。これらにより，本研究は，Tokurikiの半定量的記述を踏まえつつ，臨床で参照可能な正常参照データとして，足根関節運動とGASMおよびTCの筋活動の関係を定量的に提示した点に意義がある。
筋活動パターンそのものについては，Tokuriki1）の所見と本研究の所見の間に，半定量的カテゴリ分類と連続量としての%EMG波形という解析粒度の違いを反映した差異が認められる。第一に，TokurikiはTCについて，立脚相では活動を認めず，主として遊脚相で活動すると記述している。本研究では，TCの活動はPSwから増加し，ESwで最大となった。この差異は，Tokurikiの所見と矛盾するというよりも，半定量的分類では捉えにくい低振幅の活動開始時相を，連続的なsEMG包絡線として検出した結果である可能性がある。TC活動が遊脚期に最大となった点は，足根関節屈曲を介した足部クリアランス確保という機能的解釈と整合する。
第二に，Tokurikiは腓腹筋について，接地前後に強い活動を示し，立脚中期では活動が乏しいパターンとして分類している。本研究では，GASMはLRで高い活動を示し，MidStでも一定程度の活動が維持され，LSwで再び増加した。したがって，本研究のGASM波形は，接地直後および接地直前に活動が高まるという点でTokurikiの記述とおおむね整合しつつ，立脚中期にも連続的な活動が残存することを示した。これは，表面筋電図を用いた連続的な振幅解析により，半定量的カテゴリでは表現しにくい筋活動の時間的推移を補足したものと解釈される。
以上より，本研究の新規性は，主に以下の3点に集約される。第一に，健常ビーグル犬6頭を対象に，足根関節角度とGASMおよびTCの筋活動を同期計測し，歩行相別の平均値，SD，95%CIとして正常参照データを提示した点である。第二に，6個体間のPearson相関係数により，正常参照波形の個体間類似性を定量的に示した点である。第三に，GASMおよびTCの筋活動ピーク発現位相を算出し，接地周辺および遊脚期における筋活動ピークの時相的特徴を記述した点である。これらの指標は，Tokurikiが用いた半定量的カテゴリ分類からは直接的には得られにくい連続量に基づく定量情報であり，本研究は，犬の常歩における足根関節運動と下腿筋活動の関係を，理学療法評価に応用可能な正常参照データとして補完的に提示するものと位置づけられる。
7. 限界と今後の課題本研究には解釈にあたり考慮すべきいくつかの限界がある。第一に，供試動物はビーグル犬6頭に限定されており，犬種・体格・年齢による個体差を網羅していない点である。本研究では全体の相特異性（主効果）の実証と正常パターンの提示を主眼としたため，多重比較による詳細な事後検定は見送ったが，今後は標本数を拡大し，より精緻な統計モデルを用いた検証が求められる。第二に，実験条件がトレッドミル歩行（一定速度，傾斜0%）であり，地上歩行や速度変化，あるいは傾斜条件における運動学的特徴への一般化には制約がある。第三に，皮膚マーカー法の誤差（soft tissue artifact）や，sEMGのクロストークの影響を完全には排除できない。加えて，%EMGの正規化は最大随意収縮（Maximal Voluntary Contraction: MVC）ではなくGC全体平均に基づくため，振幅の値は絶対的な筋活動量を示すものではなく，GC内における相対的な活動パターンの評価にとどまる。第四に，本研究は健常ビーグル犬における正常参照データの提示を目的としており，異常歩行を有する犬との直接比較は実施していない。そのため，本研究で提示した相別平均値，95%CI，個体間波形類似性，および筋活動ピーク発現位相が，神経学的疾患，整形外科的疾患，術後リハビリテーション症例などにおける歩行異常をどの程度検出しうるかについては，本研究のみからは判断できない。今後は，これらの疾患群または術後症例を対象として，正常参照データからの逸脱を定量的に検証する必要がある。これらを踏まえ，今後は標本数および犬種の拡大，地上歩行との比較，他の足根伸展筋群（浅趾屈筋など）や力学指標（床反力，関節モーメント）の併用，ならびに異常歩行症例との比較を進めることで，足根関節機能の理解がより強固になるものと期待される。
また，本研究では1セッション内における連続10GCの加算平均波形を個体代表値として採用し，セッション内の周期間変動を平均化した上で個体間比較を行った。同一個体の別日測定によるテストリテスト再現性については，ヒトの歩行分析において表面筋電図の相別平均値が同一被験者・同一測定プロトコルのもとで高い再現性（級内相関係数，ICC：おおむね0.7～0.9の範囲）を示すことが報告されており14），犬のトレッドミル歩行を対象とした運動学計測でもセッション間の再現性は良好であることが示されている15）。本研究で示した6個体間の波形Pearson相関（足根関節角度r=0.88, GASM r=0.93, TC r=0.71）は，同一測定プロトコル下における個体間類似性の指標として解釈されるものであり，同一個体の別日測定に基づく厳密なテストリテスト再現性とは区別される。犬を対象とした別日測定による表面筋電図の再現性評価は，異なる電極貼付に起因する変動（day-to-day variability）を含むため，専用の研究デザインを要する領域である。今後，同一個体・異なる測定日における同一プロトコルでの再測定を実施し，相別平均%EMG，筋活動ピーク発現位相，および波形パターンの再現性を評価することは，臨床応用における測定信頼性の根拠を強化する上で重要な課題である。
一定速度（0.7 m/s）のトレッドミル歩行において，健常ビーグル犬の足根関節角度推移とGASMおよびTCの筋活動は，歩行相に依存した相特異的な協調パターンを示した。特に，最大筋活動の時期は，衝撃吸収（LR）およびクリアランス確保（ESw）という生体力学的な機能要求と時間的に整合していた。本研究で得られた正常参照データは，犬に対する理学療法における足根関節機能の客観的評価，介入計画の立案，ならびに異常歩様や治療効果の定量的なモニタリングのための重要な基礎資料となる。
本研究の遂行および論文作成にあたり，研究計画ならびに内容の取りまとめに関してご指導・ご助言を賜った関係各位に深く感謝申し上げる。あわせて，計測環境の整備，歩行計測の実施ならびにデータ収集にご協力いただいた大学関係者，関連施設のスタッフならびに学生の皆様に心より御礼申し上げる。
本研究は特定の助成を受けずに実施された。
本研究において開示すべき利益相反はない。
