注射死刑是利用注射足以致命劑量的藥劑（通常是巴比妥酸鹽、肌肉松弛劑和鉀溶液）使被注射對象瞬間死亡的過程。這主要是用于死刑執(zhí)行，但也可能在安樂死和自殺中。它通常先讓被注射者喪失意識，然后停止其呼吸和心跳。
通常來說，三種藥品被用于注射死刑：硫噴妥鈉使意識喪失，巴夫龍導致肌肉麻痹和呼吸衰竭，氯化鉀刺激心肌，使心臟快速跳動，使得其他藥物迅速布滿全身，起著輔助加速作用。
硫噴妥鈉
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致命性注射用量：2－5克
硫噴妥鈉是一種發(fā)作極快的巴比妥酸鹽，經常用于麻醉。一般的麻醉用量是3－5毫克/千克體重。正常劑量能讓意識在35－40秒內喪失，而5克（正常劑量的14倍）很有可能在十秒內讓人失去知覺。
硫噴妥鈉在幾秒鐘內會到達大腦，而全部的劑量需要大約30秒鐘。在這個標準，當用藥時，犯人已經失去意識了。在5－20分鐘內，大腦內的藥物劑量將會下降到總劑量的15%，因為藥物擴散到了全身。
這種藥物的半衰期是11.5小時，到那時大腦內的藥物劑量保持在總劑量的5%－10%。當用了“特大劑量”的藥物時，就像在國家批準的致命性注射中的那樣，藥物擴散到全身之后腦內的藥物濃度仍比正常麻醉時最高的濃度要高。這就是為什么一種發(fā)作極快的巴比妥酸鹽，比如硫噴妥鈉，可以用于長時間的醫(yī)學性昏迷。
在歷史上，硫噴妥鈉是最常用的麻醉劑之一。不同時候的用量不同，但正常的劑量在500毫克至1.5克之間。這種數(shù)據(jù)曾被用來制定致命性注射的國家準則。大部分的國家用5克，以保證有效。巴比妥酸鹽也用于安樂死，但安樂死只運用一種藥劑，而不是死刑執(zhí)行中的三種。在安樂死中，通常的藥劑用量是1.5克。
巴夫龍
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致命性注射用量：100毫克
巴夫龍是一種非去極化的肌肉松弛劑，在神經肌肉末端的交叉點阻止乙酰膽堿的傳送，這會導致肌肉纖維的收縮；非去極化的藥物則阻止這一點。致命性注射中的巴夫龍劑量通常是0.2毫克/千克體重，肌肉松弛的持續(xù)時間大約是4－8小時。呼吸肌的麻痹將會在一個比這短得多的時間內導致死亡。其他在運用的藥物包括氯筒箭毒堿和氯琥珀膽堿。
氯化鉀
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致命性注射用量：100 mEq（千倍等值）
鉀是一種電解質，于人體中98%存在于細胞內，細胞外的2%則可以導致細胞電勢的活動。它可以口服——這是最安全的方式；也可以通過靜脈輸入人體，但這種方式有嚴格的規(guī)定，醫(yī)院也限制其劑量。通常靜脈注射的劑量是每小時10－20mEq，輸入得很慢，因為讓細胞內外的電解質濃度平衡需要時間。當用于國家批準的致命性注射時，大劑量的鉀影響了心肌的電傳導。血鉀過多讓心肌細胞的電勢低于正常水平（帶正電）。如果沒有負電勢，心臟細胞則不能得到刺激并引發(fā)收縮。將肌肉細胞去極化，通過減少可用的鈉通道，抑制了它活動的能力。心電圖的改變包括更快的復極化（達到頂峰的T波），PR間隔延長，QRS變寬，可能形成正弦波以及最終的心律停止。病人死于血鉀過多的案例（僅次于腎衰竭）在醫(yī)學界中十分有名。在這種案例中，病人通常迅速死亡，雖然前一秒鐘可能看起來還好好的。
新俄亥俄標準
俄亥俄標準在羅梅爾·布隆未完成的死刑后發(fā)展出來，確保了快速而無痛的麻醉（只用硫噴妥鈉），并排除了第二次和第三次箭毒和鉀的運用。它也提供了備用的量度。
首選方案：硫噴妥鈉，5克，靜脈注射。備選方案：咪達佐倫，10毫克，肌肉注射；氫嗎啡酮，40毫克，肌肉注射。
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