嗅觉事件相关电位研究进展及法医学应用展望

孙 婧 ，范利华 ，刘 霞 ，陈 芳

（1.华东政法大学刑事司法学院，上海 200042；2.司法鉴定科学研究院 上海市法医学重点实验室 上海市司法鉴定专业技术服务平台，上海 200063）

嗅觉事件相关电位研究进展及法医学应用展望

孙 婧1，2，范利华2，刘 霞2，陈 芳2

（1.华东政法大学刑事司法学院，上海 200042；2.司法鉴定科学研究院 上海市法医学重点实验室 上海市司法鉴定专业技术服务平台，上海 200063）

嗅觉是人的基本感觉之一，在食欲、警示危险、调节情绪等方面发挥着重要作用。越来越多的研究表明，嗅觉功能障碍可能影响人类生存质量，因而嗅觉功能障碍受关注程度日益增高。嗅觉功能有主观、客观多种检测方法，其中嗅觉事件相关电位（olfactory event-related potential，OERP）是一种较为客观的嗅觉检测方法。本文就OERP的发展历史、测试分析方法、临床研究等方面进行综述，并对OERP在法医临床学的应用前景进行述评。

法医学；嗅觉；综述；诱发电位

1 嗅觉事件相关电位的发展历史

嗅觉事件相关电位（olfactory event-related potential，OERP）是使用嗅刺激剂对嗅黏膜进行刺激，通过在头皮特定部位记录脑电信号，应用计算机叠加技术，获得特异性的嗅觉刺激电位，能够反映嗅觉通路的状态、嗅觉中枢的认知水平，提供比较客观、精确的嗅觉功能定量资料[1]。

1966年，FINKENZELLER[2]研究利用香草醛刺激受试者嗅黏膜，在颅顶部采集脑电信号，首次记录到OERP。但是，1971年SMITH等[3]通过实验提出FINKENZELLER采集到的诱发电位主要来自分布于鼻的三叉神经的刺激，并非真正的OERP，因为嗅觉通路与三叉神经存在密切联系，而FINKENZELLER实验中并未有效排除气味刺激对三叉神经的影响。1988年KOBAL等[4]改进检测方法及嗅剂选择，研制出特异性刺激嗅黏膜的嗅觉刺激装置，引出真正的OERP。1994年 MURPHY等[5]提出 OERP主要是由 P1、N1、P2、N2 组成，P1、N1、P2 和 N2 的潜伏期和振幅可以反映嗅觉通路功能。1996年PAUSE等[6]发现了P3以及迟发正电位复合波，证实P3的潜伏期和振幅反映认知过程。1998年KOBAL等[7]利用香草醛、硫化氢以及二氧化碳分别对44例嗅觉缺失的患者进行嗅觉和分布于鼻的三叉神经事件相关电位的测试，结果发现刺激嗅黏膜的香草醛和硫化氢均未引出相关电位，而刺激三叉神经的二氧化碳却能引出相关电位，进一步证实了Kobal式嗅觉刺激器记录到了真正的OERP。

2 OERP的神经来源及分析方法

嗅觉功能的建立与维持，有赖于嗅觉传导通路解剖形态的完整性和生理机能正常，嗅觉传导通路上的任何病变都有可能导致嗅觉功能障碍。OERP所反映的正是嗅觉信号产生、传导及整合的电生理过程。由于嗅觉传导通路的复杂性，目前OERP各波的具体来源有多种学说，国内外学者主要在动物和人体中进行了相关研究。

EVANS等[8]采用嗅素刺激在大鼠头皮记录到反应嗅球水平的电位活动，发现负-正-负的3相复合波（N1-P1-N2），推测其可能的神经发生源分别为嗅感觉神经元、嗅神经和嗅球。苗旭涛等[9]随后通过动物实验也证实N1波可能来源于嗅感觉神经元，P1波、N2波则分别来源于嗅神经和嗅球。INOKUCHI等[10]使用大鼠做创伤性实验，采用乙酸戊酯刺激，排除三叉神经、犁鼻活动等影响，在大鼠嗅球表面记录到正-负波，在大脑皮层表面记录到负波。通过嗅觉通路的损伤实验表明P1波（正）、N2波（负）的电位来源于梨状前皮层、嗅结节和嗅前核。

OERP的主要分析指标为N1、P2的潜伏期和振幅[11]。嗅觉认知研究[12]运用Odd ball模式，引出P3作为分析指标。P1、N1、P2、N2的潜伏期和振幅反映的是嗅觉处理过程，而P3的潜伏期和振幅则反映的是嗅觉认知过程。潜伏期反映事件处理过程的速度，振幅则反映参与事件处理的嗅神经元数量。人的鼻腔结构存在异质性，可以有较大的差异，嗅觉神经末梢的分布也可能不同，因此振幅的差异性较大。刘剑锋等[13]对嗅觉正常的55例健康年轻志愿者使用OEP-98C型嗅觉诱发电位仪，以醋酸异戊酯为气味刺激剂行OERP测试，发现OERP波形可分为N1-P2型、P1-N1-P2型、P1-N1-P2-P3型、P1-N1-P2-N2-P3型。其中P2的引出率为100%，P1引出率较P3高。YANG等[14]等报道了中国不同年龄段正常成人的N1、P2潜伏期及振幅，并发现随着受试者年龄的增加，OERP各波的潜伏期呈递增趋势，而振幅则随年龄增加而降低。由于受到雌激素的影响，女性各波的振幅较男性大，而潜伏期并未明显延长。

3 OERP的临床应用

与视听、体感诱发电位等电生理技术在临床成熟应用不同，OERP尚未普及，现阶段仍处于临床基础研究和动物实验中。已有研究[15]证实，OERP可以检测患者的嗅觉水平，在一定程度上区分嗅觉正常、嗅觉减退和嗅觉丧失，能够对嗅觉功能进行客观评价。另据CAMINITI等[16]、MORGAN 等[17]临床研究发现，对多发性硬化、帕金森等神经退行性疾病患者进行OERP检测，能够较灵敏地检测到早于临床症状的嗅觉减退证据，发现OERP能够辅助其他疾病的诊断，并用于病情检测。

随着研究的深入，学者们开始尝试将OERP作为颅脑外伤后嗅觉障碍的客观评估工具，特别是针对OERP的振幅与潜伏期进行分析。BRÄMERSON等[18]利用不同气味浓度来评估23例嗅觉损伤和24例健康对照组中OERP参数的可能剂量-反应效应，发现在增加刺激浓度时OERP的振幅增加、潜伏期缩短，并且正常人的振幅高于损伤组，而损伤组的潜伏期比正常组更长。该研究也发现，OERP的N1/P2峰-峰值可以对嗅觉周围神经损伤造成的嗅觉减退进行评价，而N1/P2的潜伏期可用于评价嗅觉中枢神经损伤。GEISLER等[19]应用OERP检测25例颅脑外伤后嗅觉正常、减退或缺失的患者与25例健康者，发现颅脑外伤后嗅觉缺失的患者用醋酸异戊酯刺激不能引出N1、P2和P3；与健康人群相比，颅脑外伤后嗅觉正常或减退的患者N1、P2、P3的振幅减小，各波的潜伏期延长。

为了对嗅觉功能进行全面客观的评估，目前多运用主观嗅觉功能检查（Tamp;T嗅觉计测试、Sniffin’stick嗅觉心理物理测试等），并与MRI等多种技术结合对嗅觉功能进行评估。杭伟等[20]研究发现，OERP能对嗅觉进行定性、定量分析。通过比较嗅球体积的变化，可用MRI对嗅觉进行定量评估。实验数据表明，利用主观检测嗅觉功能的Tamp;T嗅觉正常组与嗅觉障碍组（慢性鼻窦炎伴息肉组、颅脑外伤组、上呼吸道感染组）检查分数之间差异有统计学意义（P＜0.001），但嗅觉障碍组之间两两比较差异无统计学意义（P＞0.05）。OERP测试结果显示，嗅觉正常组与嗅觉障碍组均可以引出N1、P2、N2 波，正常组较障碍组 N1、P2、N2 振幅抬高，潜伏期缩短，失嗅患者无法测出波形。MRI嗅球体积成像结果显示，正常组嗅球体积明显大于嗅觉障碍组，颅脑外伤组嗅球体积明显小于慢性鼻窦炎伴息肉组、上呼吸道感染组。MRI、OERP与Tamp;T等嗅觉检查方法之间结果具有高度的一致性，可以互相补充和印证。

MIAO等[21]运用 Tamp;T、化学刺激 ERP和 MRI观察了26例颅脑外伤后嗅觉丧失者与21例健康者的嗅觉通路结构和嗅觉功能，发现部分患者的嗅球体积明显小于健康者。大部分患者嗅沟深度与对照组比较差异无统计学意义，所有受试者的右侧嗅沟较深。其中主要为嗅觉中枢损伤的患者未检测到OERP，大部分颅脑外伤后嗅觉损伤的患者可以引出OERP波形，但与健康者比较，存在N1、P2潜伏期延长，振幅下降。而三叉神经诱发电位（trigeminal evoked related potential，tERP）在嗅觉缺失组与正常对照组中都能检测到，N1、P2潜伏期延长，振幅则无明显改变。这些临床医学中的研究表明，OERP在嗅觉功能障碍的认定、嗅觉中枢损伤定位、揭示神经电生理活动机制等方面能够发挥一定的作用。

4 OERP采集存在的问题

OERP研究起步较晚，主要是因为OERP仪仍存在一些理论与技术上的难题。诸如如何控制自然状态下嗅觉刺激的强度、频率和持续时间，如何控制嗅觉刺激装置能够保持平稳的、恒温恒湿的气流、机械温度的物理刺激等，嗅觉适应与嗅觉疲劳也会对OERP产生影响。

过长的刺激浓度上升时间、切换过程中的气流波动、非恒温恒湿气流等，或伴随着触觉刺激或痛觉刺激，可能导致难以真正记录到OERP。因而，为了保证得到稳定客观的OERP，在刺激装置上可选择该领域应用较为成熟的Burghart OL 023系列OERP仪（德国Hamburg-Blankenese公司），该装置较其他刺激装置的优点在于可提供非呼吸同步式刺激，能够产生可准确控制、无伴随触觉或热刺激、可重复的鼻腔嗅觉刺激。

在嗅刺激剂选择方面，如何选择合适的嗅刺激剂、控制嗅刺激剂浓度，排除刺激鼻三叉神经等反应，以及其他气体是否可作为嗅刺激剂的应用仍然是以后需要进一步研究的课题。目前的研究[22-23]认为，嗅觉刺激剂有硫化氢（不愉快气味）、苯乙醇（愉快气味）以及低浓度＜1.648×10-3的醋酸异戊酯，而氨水、二氧化碳气体是鼻部三叉神经刺激剂，因此存在一定争议。

在刺激间隔的选择上，需要考虑长时间的接触刺激能否导致嗅觉反应的阈值增高，产生嗅觉疲劳和嗅觉适应，从而对测试结果产生影响。据MORGAN等[24]通过比较45s、60s和90s的刺激间隔对OERP的影响，发现这三组刺激时间间隔对年轻男、女性之间的差异没有统计学意义。但也有研究者[25]认为，随着刺激持续时间的增加，振幅增高，潜伏期不受影响。

PAUSE等[26]发现与腭咽闭合经口呼吸相比，自然呼吸下OERP的N1潜伏期较短，振幅较小，两种呼吸方式下OERP测试结果存在差异。但在实际操作中，受试者常不能配合自然呼吸，也难以获得客观的检测数据。

5 OERP的法医学应用展望

2017年1月投入应用的《人体损伤致残程度分级》已经将嗅觉功能丧失纳入该标准中，因此，需要进行嗅觉功能伤残鉴定的案件将会增多，急需法医临床学明确嗅觉障碍鉴定的检验方法。OERP作为一项客观、灵敏、无创的嗅觉检查方法，弥补了传统嗅功能检查技术主要依靠被鉴定人自诉的不足，尤其是对于婴幼儿、诈病者等嗅觉功能评定有着重要意义。但目前OERP在法医学应用的报道和实验并不多见，尚缺乏数据库与测试方法的建立，因此将成为该技术在法医学领域中的研究重点。今后需加强OERP技术在法医学领域的研究探索，包括测试程序、方法、分析指标以及正常人的数据库建立等多方面进行研究，使其成为法医学领域较为客观评价嗅觉功能的检测方法，该技术在法医学领域中必将拥有良好的应用前景。

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2017-01-04）

（本文编辑：王亚辉）

Research Progress of Olfactory Event-related Potential and Its Forensic Application

SUN Jing1,2,FAN Li-hua2,LIU Xia2,CHEN Fang2
（1.College of Criminal Justice,East China University of Political Science and Law,Shanghai 200042,China;2.Shanghai Key Laboratory of Forensic Medicine,Shanghai Forensic Service Platform,Academy of Forensic Science,Shanghai 200063,China）

Olfaction is one of the basic feelings,which plays an important role in appetite,warning of danger and emotion regulation,etc.More and more studies have shown that olfactory dysfunction may affect quality of human life.Thus,the attention of olfactory dysfunction is increasing.There are many subjective and objective methods for olfactory function detection,and olfactory event-related potential（OERP） is a more objective method.This article reviews the development,testing and analysing methods and clinical research of OERP,and explores its application prospects in forensic clinical medicine.

forensic medicine;olfaction disorders;review;evoked potential

DF795.1

A

10.3969/j.issn.1004-5619.2017.05.018

1004-5619（2017）05-0532-04

“十三五”国家重点研发计划资助项目（2016YFC0800 700）；国家自然科学基金资助项目（81500921）；中央级科研院所基本科研业务费资助项目（GY2016G-3）；上海市法医学重点实验室资助项目（17DZ2273200）；上海市司法鉴定专业技术服务平台资助项目（16DZ2290900）

孙婧（1987—），硕士研究生，主要从事法医临床学研究；E-mail：ahshanchengjing@163.com

刘霞，主检法医师，主要从事法医临床学研究；E-mail：805455518@qq.com

通信作者：陈芳，主检法医师，主要从事法医临床学研究；E-mail：chenf@ssfjd.cn