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并且酯类局麻药的代谢是在血浆内水解或被胆碱酯酶所分解,酰胺类那么在肝内被酰胺酶所分解。
一般认为,酯类局麻药所含的对氨基化合物可形成半抗原,以致引起变态反响;
酰胺类那么不能形成半抗原,故引起变态反响者极为罕见。
表13-1常用局麻药的理化性质和麻醉效能
局麻药
PKa
脂溶性
蛋白结合率(%)
效能
起效时间(min)
持续时间(h)
普鲁卡因
8.9
0.6
6
1
1~3
0.75~1
氯普鲁卡因
9.1
0.4
4
3~5
0.5~0.75
丁卡因
8.5
80
76
14
5~10
1.0~1.5
利多卡因
7.9
2.9
70
2~3
甲哌卡因
7.6
77
2
1~2
丙哌卡因
0.9
55
3
1.5~3
依替卡因
141
94
16
5~15
4~8
布比卡因
8.1
28
96
罗哌卡因
三、局麻药的作用机制
局麻药对任何神经〔外周或中枢、传入或传出、有鞘或无鞘末梢〕都有阻滞作用,使兴奋阈升高,动作电位降低,传导速度减慢,直至完全丧失兴奋性和传导性。
此时细胞膜仍能保持正常的跨膜静息电位,但对任何刺激均不引起去极化。
局麻药分子在体液中存在两种形式:
未解离的碱基和解离的阳离子,只有两者同时存在时,局麻药才能阻滞神经传导,发挥较好的麻醉效能。
因为阳离子是不能透过神经膜的,而未解离的碱基具有脂溶性,它能穿透神经鞘膜或神经膜而进入细胞。
碱基浓度越高,穿透膜的能力越强。
因为细胞内的pH较膜外低,所以在细胞内局部碱基离解成为阳离子。
只有阳离子才能与轴膜内的受体结合,使钠通道关闭,阻止Na+内流,从而阻滞神经传导发挥麻醉的效能。
另外,随着局麻药的浓度升高,神经去极化速率和程度便会随之降低,时间越长神经去极化抑制越强,同时局麻药还可降低复极化速率和传导速度,使神经的不应期延长,引起单位时间内神经输送的动作电位频数锐减,导致神经去极化无法到达阈电位而呈现完全阻滞状态。
有关局麻药产生神经阻滞确实切原理仍需进一步探讨,但受到重视的有如下三种学说:
①受体部位学说:
钠离子内流可抑制局麻药与钠通道内受体结合,而这一受体又被解离形式的局麻药所结合引起阻滞,从而出现局麻药与钠离子竞争拮抗受体。
这可能是由于局麻药的受体是位于钠通道的含水带或局麻药与钠离子通过两个不同相互作用的部位发生变构拮抗。
②外表电荷学说:
假设局麻药分子的亲脂局部与轴膜脂质发生普遍非特异性结合,而在膜的外侧仍保存已经质子化的带阳电荷的胺。
一旦膜外侧所累积的阳电荷足以中和外膜负电位时,那么可在不改变细胞内静息电位情况下,提高跨膜电位,从而抑制来自邻近非麻醉区域的膜电流,使麻醉区去极化不能到达阈电位,终致传导阻滞。
但这种学说只限于解释带电荷形式的局麻药的作用机制,却无法说明中性局麻药苯佐卡因的作用,因为它不存在带电荷的形式。
③膜膨胀学说:
由于相对疏水的局麻药分子能与脂膜相互作用,引起膜脂质结构形态改变,导致膜膨胀使钠通道变窄,阻止钠的传导和抑制去极化。
一些实验说明通过增高膜周围的压力可以逆转无电荷局麻药分子的局麻作用,而带电荷的局麻药〔如利多卡因的季铵衍生物〕那么能抵御这种压力的逆转作用。
因此,这一学说只限于解释中性局麻药苯佐卡因的作用机制。
第二节局麻药的药动学
局麻药进入体内中央室的速率与给药方式直接有关。
如局部麻醉时的吸收速率主要取决于该部位的血液灌流状态,一般需经15~30分钟血内才到达峰值,但静脉内注射时血内吸收马上就可到达峰值。
各种局麻药的分布形式大体上相似,但人体对不同药物的代谢速率并不相同,主要与各药物的理化性质相关。
一、局麻药的吸收
局麻药从注射部位吸收至血液内,主要受注射部位、剂量、局部组织血液灌流、药物—组织结合,以及有否加用血管收缩药等因素所影响。
1.剂量剂量的大小可影响局麻药的显效快慢、麻醉深度和持续时间。
增加药物浓度和容量都可增加药物总量,但临床常采用增加浓度的方法以到达适当的区域阻滞。
如布比卡因,在容量不变时,以0.125%至0.5%不同浓度来满足不同麻醉要求。
神经阻滞和硬膜外麻醉常认为扩大容积比增加剂量更为平安有效。
但是高浓度的局麻药,虽其所形成的浓度梯度有利于药物弥散,但因浓度高、容量小,与组织接触界面也小。
因此在相同剂量下,1%与2%溶液在血内浓度相似,毒性也相似。
但是甲哌卡因应视为例外,2%溶液吸收远比1%为快,前者血内浓度也比后者为高。
从而提示,1%甲哌卡因与组织结合已接近饱和,再高的浓度只能使血内非结合〔游离〕状态的局麻药剧增,毒性也随之增加。
2.注射部位不同部位局麻药的吸收速率也不相同,特别是分布有丰富血管的部位,局麻药吸收的速率和程度都会较快较多。
于不同部位注射局麻药后,血药浓度以肋间神经阻滞为最高,随后呈递减顺序依次为:
肋间>骶管>硬膜外>蛛网膜下>臂丛>坐骨神经>皮内注射。
如应用利多卡因400mg进行肋间神经阻滞时,其静脉血管内平均峰值达7μg/ml,如此高的峰值就足致一些病人发生中枢神经系统的病症。
反之,用相同的利多卡因剂量进行臂丛神经阻滞,那么血内平均浓度仅达3μg/ml,病人很少有发生毒性的病症。
应强调指出,宫颈旁阻滞即局麻药在宫颈旁侧至阔韧带间进行广泛的浸润,因临产的孕妇的子宫周围血管丛充盈异常,有可能加速对局麻药的吸收,以致引起胎儿的毒性反响。
3.部位的血液灌流局麻药吸收的快慢与该部位的血液灌流充足与否直接相关。
曾有文献报道当犬的血容量降低15%时,硬膜外利多卡因的吸收速率将会降低30%。
临床上局麻药溶液中加用适量肾上腺素,以到达以下目的:
①减慢局麻药从作用部位的吸收;
②降低血内局麻药的浓度;
③完善对神经深层的阻滞;
④延长局麻或阻滞的时效;
⑤减少全身不良反响。
但肾上腺素可以延缓局麻药在硬膜外腔内的吸收,因不同药物而异,如利多卡因可延缓33%,甲哌卡因为22%,丙胺卡因就更差一些。
血管收缩药对长效脂溶性局麻药〔如布比卡因和依替卡因〕的影响甚微,可能是因其有高度组织结合力,以及有较强的血管舒张作用,从而抵消了血管收缩药的作用。
局部浸润、周围神经阻滞,肾上腺素于局麻药溶液的浓度比以1∶200000〔5μg/ml〕为宜。
假设增加肾上腺素的浓度,不仅不会增加其效果,甚至可出现拟交感样反响,如恐惧、心动过速、出汗等病症。
此外还可用α-肾上腺素受体冲动剂去氧肾上腺素。
但应注意血管收缩药不适用于患心血管疾病或甲状腺功能亢进的病人。
对手指、足趾或阴茎行局部阻滞时也禁用肾上腺素。
4.与组织的结合主要涉及局麻药的脂溶性与组织的结合力两方面:
①脂溶性:
神经膜含有丰富的脂质和蛋白质,因此局麻药的脂溶性可作为衡量和神经亲和力的尺度。
长效局麻药〔丁卡因、布比卡因、依替卡因〕比中短效的利多卡因和甲哌卡因更具有脂溶性,也易于与注射部位的组织结合,只有相对小量的局麻药被摄入中央室。
同时大多数器官对局麻药的亲和力都远较血浆蛋白大,所以它们可视为一个有效的贮存库缓冲局麻药在血内的浓度。
②组织的结合力:
多以组织/血浆分配系数来表示,这对应用局麻药来治疗心律失常有较大意义,希望有更多的利多卡因分子能与心肌相结合。
5.与血浆蛋白的结合局部吸收入血的局麻药可以与血浆蛋白可逆性结合,暂时失去药理活性,主要是与血浆中酸性糖蛋白结合。
白蛋白有较大的亲和力,局麻药与血红蛋白的结合较少,并且结合的多少还受药物浓度和血浆蛋白含量所影响。
常用局麻药血浆蛋白结合率见表13-1。
局麻药的血浆蛋白结合率与血内局麻药的浓度成反比,一旦其结合已达饱和,那么血内会出现更多非结合形式的药物。
如当利多卡因血内浓度为1μg/ml时,有71%的利多卡因处于结合形式;
当增至20μg/ml时,仅有28%呈结合形式。
由此可知低蛋白血症病人更易发生局麻药的毒性反响。
6.pH值局麻药多为弱碱性叔胺或仲胺,这些氨基不溶于水。
为了应用,必须将其与酸结合而形成可溶于水的盐,如普鲁卡因。
可用下式表示:
RH+HClRNH++Cl-
在水溶液中,上述盐将解离为带电荷的、可溶于水的阳离子〔RNH+〕和不带电荷的、可溶于脂的碱基〔RH〕。
RNH+RN+H+
(阳离子)〔碱基〕〔13-1〕
当反响到达平衡时,根据质量守恒定律可知
Ka=[H+][RN]/[RNH+]=[H+][碱基]/[阳离子]〔13-2)
式中Ka为解离常数,[]表示浓度。
Ka多以负对数表示,Ka的负对数记为PKa。
[H+]的负对数记为PH。
故两边取负对数,〔13-2〕式变为:
PKa=PH-lg([碱基]/[阳离子])〔13-3〕
由〔13-3〕式可见,[碱基]与[阳离子]两者的比例,取决于局麻药本身的PKa与内环境的PH。
PKa为个局麻药所固有。
因此,内环境PH的变化,可显著地改变[碱基]/[阳离子]的比值。
为了通过PH了解阳离子与碱基之比,可将〔13-3〕改写为:
10PKa–PH=[阳离子]/[碱基]〔13-4〕
大多数局麻药的PKa为7.5~9.0。
从〔13-4〕可见,酸性条件下,存在较高浓度的阳离子。
在碱性条件下,存在较高浓度的碱基。
从理论上讲,局麻药分子透过神经膜的数量取决于碱基的浓度。
PH的升高,碱基数量的增加,增强局麻药通透神经膜的能力。
只有当局麻药穿透神经膜后,阳离子才能与其受体结合并阻滞神经冲动的传导。
因此,临床上可遇到局部PH降低时局麻药作用较差的显效,尤以作用较弱的局麻药为然。
例如,在人体发生组织感染或脓肿部位周围注射局麻药时,因该部位堆积着较多的乳酸和其他酸性物质,致使pH下降影响了局麻药碱基的产生,从而导致麻醉效能减弱甚至失败。
为此,必须应用较高浓度局麻药或在局麻药溶液中参加缓冲剂,以求pH接近于生理范围。
二、局麻药的分布
局麻药从注射部位经毛细血管吸收分布至各器官系统。
首先承受药物负荷的是血液灌流好的器官,如心、脑、肝和肾脏,随后以较慢的速率再分布到灌流较差的肌肉、脂肪和皮肤;
最终经生物转化,去除和排出至体外。
局麻药的分布与各种药物的理化性质和各组织器官的血流量有关。
时效较短的局麻药〔如普鲁卡因、利多卡因〕在体内呈二室分布模型,时效长、脂溶性高的局麻药〔如丁卡因、布比卡因〕那么属三室分布模型。
快速分布相是高灌流器官对局麻药摄取的结果,通常以快分布相半衰期〔T1/2α〕表示。
慢分布相主要是低灌流器官对局麻药的摄取。
局麻药的生物转化和排泄称为γ相,T1/2γ的长短表示消除速度的快慢。
表13-2酰胺类局麻药的药动学特性
分布容积(L)
t1/2α(min)
t1/2β(min)
t1/2γ〔h)
消除率(L/min)
丙胺卡因
261
0.5
5.0
1.5
2.84
91
1.0
9.6
1.6
0.95
84
0.7
7.2
1.9
0.78
72
2.7
28.0
3.5
0.47
41
2.8
30.0
2.0
0.44
133
2.2
19.0
2.6
1.22
三、局麻药的生物转化和排泄
酯类局麻药主要通过假性胆碱酯酶水解,也有小局部局麻药以原型排出。
不同药物水解速率不同,氯普鲁卡因最快,普鲁卡因居中,丁卡因最慢。
假性胆碱酯酶主要存在于血浆中,肝细胞含量亦高,脑脊液甚微。
酰胺类局麻药主要通过肝微粒体酶、酰胺酶分解。
经过N-脱羟后脱氨基等步骤生成2,6-二甲代苯酸。
该类药物在肝内代谢的速率各不相同,代谢产物主要经肾排出,仅有不到5%以原型从尿排出。
利多卡因还有小局部通过胆汁排泄。
第三节局麻药对中枢神经系统及心血管系统的作用
一、对中枢神经系统的作用
局麻药罕有直接应用于大脑皮质,多经血流而进而大脑。
一种方式是经注射部位的血液吸收;
另一种方式为局麻药误入血管。
对中枢神经系统的作用,取决于局麻药的血浆浓度,低浓度〔如普鲁卡因〕有抑制、镇痛、抗惊厥作用,高浓度那么诱发惊厥。
利多卡因、甲哌卡因、地布卡因,与可卡因均有抗惊厥的作用。
但利多卡因的治疗范围较广,从抗惊厥至诱发惊厥间的剂量相差2倍。
利多卡因抗惊厥剂量,与治疗心律失常的剂量十分接近〔1~5μg/ml〕。
二、对心血管系统的作用
局麻药对心功能的影响主要是阻碍去极化期间的钠传导,使心肌兴奋性降低,复极减慢,延长不应期。
对心房、房室结、室内传导和心肌收缩力均呈剂量相关性抑制。
局麻药对心肌的主要作用,主要因减少了细胞膜Na+快通道的利用,反映在心室肌和浦肯野纤维去极化速率的降低,同时缩短动作电位时间和有效不应期,提高浦肯野纤维和心室肌内有效不应期和动作电位间的比率。
无论是在人体或动物研究均说明,当血内局麻药浓度过高,心脏各部的传导都将延缓,在心电图上那么呈PR和QRS复合波时间的延迟。
在达极高的浓度时,那么抑制窦房结自然起搏的活动,引起心动过缓乃至窦性停搏。
所有的局麻药对离体心肌组织的变力性均呈剂量依赖性负效应。
由于影响到Ca++内流和触发释放的机制,使心肌收缩受到抑制。
第四节局麻药的不良反响与处理
一、毒性反响
血液中局麻药的浓度过高,可引起毒性反响,临床主要表现为中枢神经系统毒性和心血管功能不全。
毒性反响发生的主要原因是局麻药误入血管内或剂量过大。
因此,预防局麻药毒性反响关键在于防止或尽量减少局麻药吸收入血和提高机体的耐受力。
其措施包括:
①在平安剂量内使用局麻药;
②在局麻药液中参加血管收缩药,延缓吸收;
③注药时注意回抽,防止血管内意外给药;
④警惕毒性反响先兆,如突然昏睡、多语、惊恐、肌肉颤搐等;
⑤麻醉前尽量纠正病人的病理状态,如高热、低血容量、心衰、贫血及酸中毒等,术中防止缺氧和CO2潴留。
毒性反响的治疗包括:
①首先应停止继续给药,保持病人呼吸道通畅,给氧。
轻度的毒性反响多为一过性,一般无需特殊处理即能很快恢复。
②如遇到病人极其紧张甚至烦躁可给予安定0.1~0.3mg/kg,但安定类药物有封顶效应,如不能制止烦躁或惊厥,不应一味增加剂量,而应合并使用巴比妥类药物或丙泊芬。
③如惊厥发生,除吸氧或人工呼吸外,应及时控制惊厥的发作,如给氧后使用丙泊芬、短效肌松药并给予气管插管人工通气。
④应注意循环系统的稳定和监测病人的体温,因严重长时间惊厥导致缺氧可引起中枢性高热,后者提示缺氧性脑损伤。
发生低血压应给予及时有效的对症处理,一般先静注麻黄碱10~30mg,如效果不好,改用多巴胺20~40mg或间羟胺0.5~5.0mg。
二、高敏反响
病人个体对局麻药的耐受有很大的差异。
当应用小剂量的局麻药,或其用量低于常用量时,病人就发生毒性反响初期病症,应该考虑为高敏反响。
一旦出现,应停止给药,并给予相关治疗。
三、变态反响
经常误把局麻药引起的某些反响归咎于“局麻药过敏〞。
事实上,变态反响发生率只占局麻药不良反响的2%,真正的变态反响是罕见的。
在临床上必须把变态反响、毒性反响及血管收缩药反响加以区别。
发生变态反响,轻者仅见皮肤斑疹或血管性水肿,重者表现为呼吸道黏膜水肿、支气管痉挛、呼吸困难,甚至发生肺水肿及循环衰竭,可危及生命。
合成的局麻药是低分子量物质,并缺乏以成为抗原或半抗原,但当它或它的降解产物和血浆蛋白等物质结合后,便可转变为变态原,这在酯类局麻药较多见。
酰胺类局麻药制剂中的防腐药对羟基苯甲酸甲酯的分子结构与对氨苯甲酸相似,故也被认为是可能引起变态反响的物质。
临床上为保证病人的平安,除了必须严密观察外,还应采取如下措施:
①如果局麻药未加肾上腺素,在注药后应仔细观察药液皮丘和皮下浸润后的反响。
假设局部出现广泛的红晕和丘疹,随后注药的速度要慢些,用量也要减少;
②外表局麻应强调分次用药,仔细观察与药液接触的黏膜有无异常的局部反响,以及吸收后的全身反响;
可采用小量给药,增加给药次数;
必要时延长给药的间隔时间;
③用局麻药之前,可常规给病人口服或注射安定。
有时因局麻药内参加肾上腺素过多,而引起面色苍白、心动过速和高血压,以至被误认为“变态反响〞。
特别是用过三环抗抑郁药的病人,其反响更为严重;
因此用过此类药的病人,慎用肾上腺素。
第五节常用的局部麻醉药
一、酯类局麻药
1.普鲁卡因〔奴佛卡因,Procaine、Novocaine、Planocaine〕普鲁卡因为效短局麻药,一般仅能维持45~60分钟。
pKa高,在生理pH范围呈高离解状态,故其扩散和穿透力都较差。
具有扩张血管作用,能从注射部位迅速吸收,而外表麻醉的效能差。
由于小剂量对中枢神经表现为抑制状态,呈嗜睡和对痛觉迟钝,所以可与静脉全麻药、吸入全麻药或麻醉性镇痛药合用,施行普鲁卡因静脉复合或静脉复合全麻。
它虽有奎尼丁样抗心律失常作用,但因中枢神经系统毒性和生物转化过快,而不适于作为抗心律失常药。
普鲁卡因经血浆胆碱酯酶水解产生的氨苯甲酸能削弱磺胺类药物的药效。
它与琥珀胆碱作用于相同的酶,故普鲁卡因与琥珀胆碱复合静脉点滴时,可延长琥珀胆碱的肌松作用。
抗胆碱酯酶药可抑制普鲁卡因的降解,从而增加普鲁卡因的毒性。
先天性血浆胆碱酯酶异常的病人,普鲁卡因代谢也存在障碍。
用法和剂量:
0.25%~0.5%~1.0%普鲁卡因溶液,适用于局部浸润麻醉,其他神经阻滞那么可用1.5%~2.0%溶液,一次注入量以lg为限。
3%~5%溶液可用于蛛网膜下隙阻滞,一般剂量为150mg,不能再提高浓度,以免造成脊髓损害。
在行局部浸润或神经阻滞时可参加1:
200000~300000肾上腺素。
静脉复合麻醉那么可用1.0%~2.0%溶液。
2.丁卡因〔地卡因、邦妥卡因,Tetracaine、Pontocaine、Pantocine、Amethocaine、Dicaine〕丁卡因为长效局麻药,起效需10~15分钟,时效可达3小时以上。
丁卡因的麻醉效能为普鲁卡因的10倍,毒性也为普鲁卡因的10倍,而其水解速度较普鲁卡因慢2/3。
其水解产物为丁氨基苯甲酸与二甲胺基乙醇;
丁卡因不宜屡次高压灭菌。
用法与剂量:
眼科常以1%等渗液作角膜外表麻醉,鼻腔黏膜和气管外表麻醉常用2%溶液。
硬膜外腔阻滞可用0.2%~0.3%溶液,一次用量不超过40~60mg,但目前已很少单独应用。
常用的是与利多卡因的混合液,可分别含有0.1%~0.2%丁卡因与1.0%~1.5%利多卡因,具有起效快、时效长的优点。
蛛网膜下隙阻滞只能应用特制的丁卡因粉剂,一般为10mg;
可用1%葡萄糖液、麻黄碱、脑脊液各1ml,配制成1:
1:
1重比重溶液,成人剂量8~10mg(即2.5~3.0ml),一般时效可达120~180分钟。
3.氯普鲁卡因(2-氯普鲁卡因,Chloroprocaine、2-Chloroprocaine、Nesacaine)氯普鲁卡因与普鲁卡因相似。
在血内水解的速度较普鲁卡因快4倍,故毒性低,起效短,只需6~12分钟,时效为30~60分钟,依据其用药量而定。
盐酸氯普鲁卡因不适于外表麻醉。
1%溶液可用于局部浸润麻醉,一次最大剂量800mg,加用肾上腺素后时效可达30分钟;
2%~3%溶液适用于硬膜外阻滞和其他神经阻滞,具有代谢快,胎儿、新生儿血内浓度低等优点,适用于产科麻醉。
应该指出,以往所用的水剂氯普鲁卡因溶液的pH是3.3,而且含保存剂硫代硫酸钠,假设不慎把大量的氯普鲁卡因注入蛛网膜下隙可能引起严重的神经并发症。
而使用无保存剂且pH值高于4.5的氯普鲁卡因粉剂,国内外已应用数以万例,无脊髓并发症的报告。
当氯普鲁卡因与布比卡因或依替卡因混合应用时,后者有可能抑制氯普鲁卡因的代谢,其所引起的神经毒性,可能与干扰神经的能量需求平衡有关。
二、酰胺类局麻药
1.利多卡因〔赛罗卡因,Lidocaine、Lignocaine、Xylocaine、Xylotox〕利多卡因为氨酰基酰胺类中效局麻药。
具有起效快、弥散广、穿透性强、无明显扩张血管作用的特点。
其毒性随药物浓度增大而增加,在相同浓度下,0.5%浓度与普鲁卡因相似;
1%浓度那么较后者大40%;
2%浓度那么比普鲁卡因大1倍。
除了用于麻醉外,静脉注射或静脉滴注利多卡因还可治疗室性心律失常。
口咽及气管外表麻醉可用4%溶液〔幼儿那么用2%溶液〕,用量不超过200mg,起效时间为5分钟,时效约可维持15~30分钟。
0.5%~1.0%溶液用于局部浸润麻醉,时效可达60~120分钟,依其是否加用肾上腺素而定。
神经阻滞那么用1%~1.5%溶液,起效约需10~20分钟,其时效可维持120~240分钟。
硬膜外和骶管阻滞那么用1%~2%溶液,出现镇痛作用约
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