Мимика лица представляет выразительные движения лицевой мускулатуры, что позволяет определять психические и эмоциональные аспекты состояния человека. Посредством мимики человек выражает свои эмоции, являющиеся необходимым компонентом в межличностных контактах, социальном взаимодействии [1]. Снижение выразительности мимики лица может проявляться при различных состояниях: депрессии, деменции, миастении, нейродегенеративных заболеваниях центральной нервной системы (ЦНС). При депрессии у пациентов наблюдаются малоподвижная мимика, однообразные жесты, снижение экспрессивных проявлений эмоций, что указывает на отсутствие интереса к происходящему, апатию [2, 3].
Процессы узнавания, отражения в мимике собственных мыслей непосредственно сцеплены с деятельностью высших отделов ЦНС. Соответственно при выраженном снижении когнитивных функций лицо пациента также может иметь меньшую выразительность движений [4, 5]. Мимика включает спонтанные или непроизвольные движения лицевой мускулатуры, которые регулируются подкорковыми структурами и лимбической системой, а также произвольные движения лицевой мускулатуры, регулируемые лобной корой. Известно, что односторонние поражения лобной моторной коры и пирамидного пути нарушают произвольные движения контралатеральной нижней части лица, но при этом спонтанные движения в виде улыбки в качестве ответа на какую-либо ситуацию и другие лицевые эмоции остаются. И наоборот, подкорковые поражения, включая дисфункцию базальных ганглиев, уменьшают спонтанные проявления лицевых эмоций [6, 7].
При болезни Паркинсона (БП) снижается активность как произвольных, так и спонтанных движений лицевой мускулатуры. Выражается это в маскообразности лица, которая обусловлена замедленностью и малой амплитудой движений мимических мышц. Гипомимия является одним из проявлений данного заболевания, возникающего в первую очередь в результате дисфункции структур экстрапирамидной системы [8, 9].
В настоящее время гипомимия как отдельный синдром при БП остается малоизученной. До конца неясно, как данный симптом коррелирует с моторными и немоторными проявлениями этого нейродегенеративного заболевания; кроме того, является перспективным установление корреляции гипомимии и общей гипокинезии с возможностями взаимного влияния этих синдромов в процессе реабилитации [10]. Снижение выразительности лица у пациентов приводит к значительным затруднениям при общении с окружающими, что может способствовать уменьшению коммуникации и, как следствие, депрессии [11, 12].
Изучение гипомимии и методов ее коррекции является актуальным аспектом ведения пациентов с БП. Чаще всего, мимика лица оценивается субъективно при помощи унифицированной шкалы UPDRS, пункта 19. Для решения клинических и теоретических вопросов, касающихся гипомимии, необходим объективный количественный метод ее оценки, что может позволить анализировать кинематические параметры движений мимических мышц. D. Bowers и соавт. впервые применили метод объективной оценки мимики у пациентов с БП посредством компьютерной цифровой визуализации при изображении эмоций на лице [13]. Проводилось сравнение мимики пациентов с БП и клинически здоровых лиц по 20 лицевым опорным точкам при выполнении нескольких тестов: изображение на лице эмоций счастья, грусти, страха, гнева, отвращения, удивления. Видеоизображения выполненных тестов были оцифрованы. Сравнивались кадры от момента исходной точки — состояния покоя до момента максимального изображения эмоции на лице. Количественный показатель изменения движения, называемый энтропией, был использован в качестве индекса движения мышц лица. Было выявлено, что замедленность движений мимики присутствовала при всех выражениях шести эмоций в группе БП в сравнении со здоровыми. Авторы говорят о том, что при исследовании пациентов с БП с наличием дискинезий возникают трудности в анализе данных за счет того, что данная система оцифровки мимики реагирует на посторонние движения, не связанные с выполнением конкретного теста, поэтому изменяется чувствительность энтропии [13]. L. Marsili и соавт. использовали метод объективной оценки гипомимии, в основе которого находится 3D оптоэлектронная система SMART motion and SMART Analyzer BTS [14]. Эта система состоит из трех инфракрасных камер (частота дискретизации 120 Гц), которые следят за трехмерным перемещением отражающих маркеров, наклеенных на лицо исследуемых. Им предлагалось вначале изображать улыбающееся лицо по представленной картинке, а затем улыбаться как можно быстрее и шире, показывая свои зубы. Данное исследование позволило выявить наличие корреляционной связи между кинематическими параметрами движений лицевой мускулатуры (амплитудой смещения уголка рта, пиковой скоростью) и глобальной гипокинезией. Согласно результатам этого исследования, отсутствовало влияние дофаминергической терапии на улучшение выразительности лица [14].
Таким образом, для дальнейшего изучения различных аспектов гипомимии необходимы объективные методы диагностики, которые позволяют выявлять снижение выразительности мимики и проводить анализ кинематических параметров для изучения особенностей нарушения мимики у пациентов с БП.
Цель настоящего исследования — проведение клинической апробации метода объективной оценки гипомимии на основе компьютерного видеоанализа движений у пациентов с БП и здоровых.
Материал и методы
Исследование проводилось на кафедре нервных болезней с курсом ПО ФГБОУ ВО «Красноярский государственный медицинский университет им. проф. В.Ф. Войно-Ясенецкого» Минздрава России и на базе ФГБУ «Федеральный Сибирский научно-клинический центр Федерального медико-биологического агентства».
В исследование включены группа клинически здоровых лиц (n=31), средний возраст 67 [62; 73] лет и группа пациентов (n=31) в возрасте 68 [65; 74] лет с установленным диагнозом БП стадии 1,5—3,0 по Хен—Яру. Исследование проводилось на исходе действия препаратов леводопы. Группа пациентов с БП была разделена на 2 подгруппы в зависимости от стадии заболевания: 1-я — 19 пациентов с БП стадии 1,5—2,0 по Хен—Яру, средний возраст 67 [65; 71] лет; 2-я — 12 пациентов с БП стадии 2,5—3,0 по Хен—Яру, средний возраст 74 [67; 78] года.
Анализ мимики проводился с использованием авторского метода диагностики гипомимии, разработанного на кафедре нервных болезней. Видеоанализ мимики осуществлялся с помощью программно-аппаратного комплекса, состоящего из программного обеспечения, созданного в среде программирования Visual Studio 2015 с использованием системы управления базами данных PostgreSQL, и видеокамеры с разрешением 1280×720 пикселей. Исследуемого размещали на стуле на расстоянии 65 см от видеокамеры, которая находилась на уровне глаз. Бесконтактным способом обнаруживалось 68 опорных точек лица, по которым фиксировались движения бровей, век, рта. В процессе исследования пациентам и здоровым лицам предлагалось выполнить шесть диагностических тестов:
1. «Улыбка». Исследуемому предлагалось улыбаться с максимально возможной амплитудой и скоростью в течение 10 с.
2. «Рисование буквы "О"». Исследуемому предлагалось сомкнутыми и вытянутыми вперед губами нарисовать букву «О», охватив максимальную амплитуду в течение 10 с.
3. «Моргание». Исследуемому предлагалось моргать максимально часто в течение 10 с.
4. «Подъем бровей». Исследуемому предлагалось с максимальной амплитудой и скоростью свести брови вместе, а затем поднять брови вверх, разводя их в стороны в течение 10 с.
5. «Хмурить брови». Исследуемому предлагалось с максимальной скоростью и амплитудой сводить и разводить брови вместе в течение 10 с.
6. «Чтение текста». Исследуемому предлагалось с выражением прочитать текст («Озеро Байкал»). Тест по времени не ограничен.
В данных тестах оценивались кинематические параметры движений лицевой мускулатуры: амплитудные показатели в миллиметрах — движение бровей и рта по осям X и Y, площадь рисования буквы; скоростные показатели — частота подъема бровей, нахмуриваний, морганий, улыбок.
Для статистического анализа использован программный пакет IBM SPSS Statistics 23. Для оценки нормальности распределения применяли критерий Шапиро — Уилкса. Полученные данные не подчинялись закону нормального распределения, вследствие чего непараметрические количественные переменные представлены в виде медианы и интерквартильного размаха (Me [Р25; Р75]). Статистическую значимость различий между двумя независимыми выборками оценивали с применением критерия Манна—Уитни. Различия считали статистически значимыми при p<0,05. Для оценки чувствительности и специфичности и референсного значения диагностического метода использовался метод ROC-анализа.
Результаты
Результаты оценки кинематических параметров движения лицевой мускулатуры у пациентов с БП и клинически здоровых приведены в табл. 1.
Таблица 1. Кинематические параметры движений лицевой мускулатуры у пациентов с БП и клинически здоровых
| Диагностический тест | Признак | Пациенты с БП, n=31 (Me [P25; P75]) | Клинически здоровые, n=31 (Me [P25; P75]) |
| «Улыбка» | X рта (мм) | 15,79 [10,43; 27,88]* | 41,42 [30,58; 59,69] |
| Y рта (мм) | 9,53 [6,89; 11,01]* | 20,40 [14,6; 24,1] | |
| Частота (раз/10 с) | 6,5 [5; 8]* | 11 [9,75; 12] | |
| «Рисование буквы "О"» | S (мм2) | 133,0 [89,0; 192,0]* | 392,0 [291,0; 459,0] |
| «Моргание | Частота (раз/10 с) | 30 [22; 40]* | 45 [39; 56] |
| «Подъем бровей» | X бровей (мм) | 7,19 [5,95; 10,81]* | 16,76 [12,08; 20,7] |
| Y бровей (мм) | 11,39 [6,26; 20,79]* | 25,37 [19,25; 29,03] | |
| Частота (раз/10 с) | 5 [5; 7]* | 10 [8; 11] | |
| «Хмурить брови» | X бровей (мм) | 6,44 [5,89; 13,7]* | 15,16 [10,67; 17,74] |
| Y бровей (мм) | 6,27 [3,47; 13,2]* | 16,4 [12,38; 22,03] | |
| Частота (раз/10 с) | 5 [5; 6]* | 9 [8; 11] | |
| «Чтение текста» | X рта (мм) | 6,65 [5,91; 8,89]* | 10,03 [8,51; 12,7] |
| Y рта (мм) | 12,36 [10,49; 15,12]* | 15,77 [12,02; 19,66] | |
| X бровей (мм) | 2,23 [2,10; 2,42] | 2,24 [2,15; 3,42] | |
| Y бровей (мм) | 1,23 [1,18; 1,30]* | 2,24 [1,21; 3,53] |
Примечание. * — p≤0,005.
Практически по всем показателям имеются статистически значимые различия между здоровыми и пациентами с БП. В тесте «Улыбка» амплитуда движений у здоровых по оси X больше в 2,62 раза, а по оси Y — в 2,14 раза. Здоровые люди улыбаются в 1,7 раза чаще, чем пациенты с БП. Тест «Рисование буквы "О"» пациенты выполняли с меньшей в 2,95 раза амплитудой. Частота морганий у пациентов была снижена в 1,5 раза. В тесте «Подъем бровей» также были снижены амплитудные показатели: по оси X — в 2,33 раза, по оси Y — в 2,23 раза и частота подъема бровей — в 2 раза. При выполнении теста «Хмурить брови» у здоровых амплитуда движений по оси X была больше в 2,35 раза, по оси Y — в 2,62 раза, а частота — в 1,8 раза. В тесте «Чтение текста» пациенты совершали менее активные движения ртом: по оси X — в 1,51 раза, по оси Y — в 1,28 раза и движения бровями по оси Y — в 1,82 раза.
В табл. 2 представлены результаты сравнения кинематических параметров мимики у пациентов с БП стадии 1,5—2,0 по Хен—Яру и клинически здоровых лиц.
Таблица 2. Кинематические параметры движений лицевой мускулатуры у пациентов с БП стадии 1,5—2,0 и клинически здоровых
| Диагностический тест | Признак | Пациенты с БП ст. 1,5—2,0, n=19 (Me [P25; P75]) | Клинически здоровые, n=31 (Me [P25; P75]) | Референсные значения (диагностическая норма) |
| «Улыбка» | X рта (мм) | 15,68 [10,4; 26,13]** | 41,46 [30,94; 58,96] | >30,32 |
| Y рта (мм) | 10,39 [6,99; 19,39]** | 20,01 [14,72; 23,65] | >19,9 | |
| Частота (раз/10 с) | 7 [6; 9]** | 11 [10; 12] | >9 | |
| «Рисование буквы "О"» | S (мм2) | 163,0 [90,0; 203,0]** | 392,0 [291,0; 459,0] | >259 |
| «Моргание» | Частота (раз/10 с) | 32 [22; 42]** | 45 [39; 56] | >42 |
| «Подъем бровей» | X бровей (мм) | 9,26 [6,3; 13,61]** | 16,76 [12,08; 20,7] | >13,7 |
| Y бровей (мм) | 11,39 [6,44; 21,29]** | 25,37 [19,25; 29,03] | >21,32 | |
| Частота (раз/10 с) | 6 [5; 7]** | 10 [8; 11] | >7 | |
| «Хмурить брови» | X бровей (мм) | 10,8 [6,27; 15,07]* | 15,16 [10,67; 17,74] | >14,95 |
| Y бровей (мм) | 6,81 [5,43; 13,86]** | 16,4 [12,38; 22,03] | >13,4 | |
| Частота (раз/10 с) | 6 [5; 7]** | 9 [8; 11] | >7 | |
| «Чтение текста» | X рта (мм) | 6,04 [5,79; 8,5]** | 10,03 [8,51; 12,66] | >8,99 |
| Y рта (мм) | 10,99 [10,4; 13,78]** | 15,77 [12,02; 19,66] | >14,44 | |
| X бровей (мм) | 2,24 [2,13; 2,42] | 2,24 [2,15; 3,42] | >2,24 | |
| Y бровей (мм) | 1,22 [1,19; 1,35]** | 2,24 [1,21; 3,53] | >1,4 |
Примечание. Здесь и в табл. 3: * — p<0,05; ** — p<0,005.
Установлено статистически значимое различие показателей между пациентами с БП 1,5—2,0 стадии по Хен—Яру и клинически здоровыми людьми. В тесте «Улыбка» амплитуда движений у здоровых людей по оси X больше в 2,64 раза, а по оси Y — в 1,93 раза. Здоровые люди улыбаются в 1,57 раз чаще, чем пациенты с БП. Тест «Рисование буквы "О"» пациенты выполняют с меньшей в 2,4 раза амплитудой. Частота морганий у пациентов снижена в 1,4 раза. В тесте «Подъем бровей» у пациентов также снижены амплитудные показатели: по оси X — в 1,81 раза, по оси Y — в 2,23 раза и частота подъема бровей — в 1,6 раза. При выполнении теста «Хмурить брови» у здоровых людей амплитуда движений по оси X больше в 1,43 раза, по оси Y — в 2,41 раза, а частота — в 1,5 раза. В тесте «Чтение текста» пациенты совершают менее активные движения ртом: по оси X — в 1,66 раза, по оси Y — в 1,43 раза и движения бровями по оси Y — в 1,84 раза.
Кроме этого, проводилась объективная оценка состояния мимики у пациентов с БП в зависимости от стадии заболевания (табл. 3). Статистически значимыми параметрами различия оказались: частота улыбок, амплитуда движений бровями по оси X и частота в тестах «Подъем бровей» и «Хмурить брови». Пациенты с БП стадии 1,5—2,0 по Хен—Яру в 1,4 раза активнее совершают движения ртом, амплитуда движений бровями по оси X в тестах «Подъем бровей» и «Хмурить брови» у них больше в 1,36 раза и 1,83 раза соответственно, чем у пациентов с БП стадии 2,5—3,0 по Хен—Яру. Частота движения бровями в тестах «Подъем бровей» и «Хмурить брови» у пациентов с БП стадии 2,5—3,0 по Хен—Яру оказалась меньше в 1,2 раза.
Таблица 3. Сравнительный анализ кинематических параметров мимики у пациентов с БП в зависимости от стадии заболевания
| Диагностический тест | Признак | Пациенты с БП ст. 1,5—2,0, n=19 (Me [P25; P75]) | Пациенты с БП ст. 2,5—3,0, n=12 (Me [P25; P75]) |
| «Улыбка» | X рта (мм) | 15,68 [10,4; 26,13] | 16,09 [7,8; 27,08] |
| Y рта (мм) | 10,39 [6,99; 19,39] | 10,11 [6,29; 22,12] | |
| Частота (раз/10 с) | 7 [6; 9]* | 5 [4; 7] | |
| «Рисование буквы "О"» | S (мм2) | 163,0 [90,0; 203,0] | 121,0 [74,0; 158,5] |
| «Моргание» | Частота (раз/10 с) | 32 [22; 42] | 29 [22; 38] |
| «Подъем бровей» | X бровей (мм) | 9,26 [6,3; 13,61]* | 6,79 [4,12; 10,02] |
| Y бровей (мм) | 11,39 [6,44; 21,29] | 12,32 [3,62; 18,72] | |
| Частота (раз/10 с) | 6 [5; 7]* | 5 [4; 6] | |
| «Хмурить брови» | X бровей (мм) | 10,8 [6,27; 15,07]** | 5,9 [4,15; 8,02] |
| Y бровей (мм) | 6,81 [5,43; 13,86] | 5,75 [3,1; 10,18] | |
| Частота (раз/10 с) | 6 [5; 7]* | 5 [4; 6] | |
| «Чтение текста» | X рта (мм) | 6,04 [5,79; 8,5] | 8,71 [7,13; 10,99] |
| Y рта (мм) | 10,99 [10,4; 13,78] | 14,3 [11,46; 16,02] | |
| X бровей (мм) | 2,24 [2,13; 2,42] | 2,17 [1,45; 2,39] | |
| Y бровей (мм) | 1,22 [1,19; 1,35] | 1,22 [1,15; 1,27] |
Таким образом, предлагаемый метод объективной оценки мимики достоверно регистрирует признаки гипомимии на ранних стадиях БП (1,5—2,0 по Хен—Яру). Признаки снижения выразительности лица по ряду показателей становятся более выраженными при прогрессировании нейродегенеративного процесса, что также может быть обнаружено при стадии 2,5—3,0 по Хен—Яру с помощью предлагаемого метода диагностики.
Проведена оценка диагностической ценности предложенного метода у пациентов с БП стадии 1,5—2,0 по Хен—Яру и клинически здоровых. Чувствительность и специфичность метода представлены в табл. 4.
Таблица 4. Диагностическая ценность метода
| Диагностический тест | Признак | Чувствительность | Специфичность | AUC | ДИ 95% | p |
| «Улыбка» | X рта (мм) | 84,2% | 77,4% | 0,907 | [0,823; 0,990] | <0,001 |
| Y рта (мм) | 89,5% | 51,6% | 0,816 | [0,685; 0,947] | <0,001 | |
| Частота (раз/10 с) | 84,2% | 77,4% | 0,840 | [0,708; 0,973] | <0,001 | |
| «Рисование буквы "О"» | S (мм2) | 94,7% | 87,1% | 0,939 | [0,875; 1] | <0,001 |
| «Моргание» | Частота (раз/10 с) | 94,7% | 64,5% | 0,832 | [0,718; 0,946] | <0,001 |
| «Подъем бровей» | X бровей (мм) | 78,9% | 58,1% | 0,778 | [0,643; 0,913] | 0,001 |
| Y бровей (мм) | 78,9% | 71% | 0,817 | [0,688; 0,947] | <0,001 | |
| Частота (раз/10 с) | 84,2% | 90,3% | 0,896 | [0,783; 1] | <0,001 | |
| «Хмурить брови» | X бровей (мм) | 73,7% | 51,6% | 0,686 | [0,523; 0,849] | 0,029 |
| Y бровей (мм) | 73,7% | 64,5% | 0,775 | [0,635; 0,915] | 0,001 | |
| Частота (раз/10 с) | 84,2% | 83,9% | 0,901 | [0,793; 1] | <0,001 | |
| «Чтение текста» | X рта (мм) | 89,5% | 67,7% | 0,839 | [0,729; 0,948] | <0,001 |
| Y рта (мм) | 78,9% | 64,5% | 0,745 | [0,602; 0,889] | 0,004 | |
| X бровей (мм) | 47,4% | 48,4% | 0,559 | [0,398; 0,719] | 0,490 | |
| Y бровей (мм) | 78,9% | 67,7% | 0,779 | [0,652; 0,907] | 0,001 |
В целом данный метод диагностики гипомимии показал высокую чувствительность и специфичность. Наиболее тонко отражают гипомимию следующие диагностические тесты: «Улыбка», «Рисование буквы "О"» (площадь), «Подъем бровей» и «Хмурить брови» (частотные показатели).
Обсуждение
Предлагаемый метод объективной диагностики гипомимии достаточно надежно, с нашей точки зрения, регистрирует признаки гипомимии, характерные для БП. По нашему представлению, его специфичность требует уточнения, поскольку, как известно, снижение выразительности лица может встречаться при задержке психического развития, депрессии, выраженных когнитивных нарушениях и других состояниях. Тем не менее при наличии подозрения на БП, предлагаемый метод может служить дополнительным критерием диагностики и оценки эффективности проводимой терапии и реабилитационных мероприятий.
Заключение
Разработанный метод диагностики гипомимии позволяет выявить снижение как амплитудных, так и скоростных показателей движений бровями, веками и ртом при БП. Наиболее показательными параметрами оказались: амплитуда и частота движений по оси X в тесте «Улыбка», площадь рисования буквы «О», частота подъема бровей и частота нахмуриваний в одноименных тестах. Данный метод может быть использован для анализа гипомимии при БП, что позволит в дальнейшем изучать различные клинические и теоретические аспекты данного симптома.
Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.