注射死刑是由俄克拉荷馬州法醫傑伊·查普曼於1977年發明的，他根據自己在麻醉下的經驗，用一種超短效巴比妥酸鹽和一種化學麻醉劑混合配製了這種藥物。他還在混合物中添加了一種心臟驟停藥物，以提供一種無痛、快速的死亡，並具有內建的冗餘機制。如果一種藥物沒有殺死死囚，那麼其他兩種藥物中的一種就會起作用。但是，根據一項新的研究，劑量對於注射死刑的效力至關重要，該研究發現，如果任何劑量不正確，接受者不僅會感到疼痛，而且還必須遭受因完全麻痺而引起的窒息造成的緩慢死亡。
邁阿密大學米勒醫學院的分子生物學家特蕾莎·齊默斯和包括一名外科醫生、一名麻醉師和一名律師在內的同事們分析了稀少的公開處決記錄。只有兩個州提供了此類記錄：北卡羅來納州和加利福尼亞州，後者是法院命令強制要求的。在這些州，會注射不同劑量的硫噴妥鈉（一種誘導麻醉的巴比妥酸鹽）、泮庫溴銨（一種使身體所有肌肉麻痺的肌肉鬆弛劑）和氯化鉀（一種加速心臟直到停止跳動的鹽），其劑量旨在殺死被判刑的囚犯。儘管劑量因州而異，但不會因囚犯而異——無論是高個子還是矮個子，胖子還是瘦子，每個人都給予相同劑量的藥物。
根據發表在《公共科學圖書館·醫學》上的這項研究，注射死刑導致的死亡不一定是快速或無痛的。在北卡羅來納州，囚犯平均需要九分鐘才能死亡（並且在有缺陷的藥物方案改變之前需要更長時間），而在加利福尼亞州，在最後一次注射心臟驟停的氯化鉀後，心臟停止跳動需要兩到八分鐘。“當加入氯化鉀時，似乎並沒有改變死亡時間，”齊默斯指出。“這表明氯化鉀可能不是導致死亡的因素。”
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此外，研究人員發現，根據與獸醫資料的比較，所使用的硫噴妥鈉量可能不足以使該過程無痛。在獸醫領域，政府和專業監督導致了制定嚴格的劑量指南，以適當無痛地殺死動物。在人類處決中使用的劑量在某些情況下按體重低於僅能殺死 50% 的小鼠的劑量，並且低於猴子能夠成功恢復的劑量。“硫噴妥鈉的給藥方式，如果囚犯是一頭計劃安樂死的豬，這將是不可接受的低劑量，”齊默斯說。
而且，儘管氯化鉀的劑量被認為足以殺死動物，但在人類身上似乎沒有達到預期的效果，未能加快死亡時間。“我們在動物身上成功地做到了，我們之所以成功，是因為他們對此進行了認真研究，”弗吉尼亞州的一位研究合著者和刑事辯護律師喬恩·謝爾頓指出。“當你用動物做實驗時，沒有疼痛。很可能在人身上有疼痛。”
這種疼痛的形式是緩慢的窒息，這是由於無法使用隔膜肌肉呼吸，而泮庫溴銨導致的結果。“在這種情況下，完全癱瘓的囚犯會意識到漸進式窒息和氯化鉀引起的灼燒感，從而導致窒息死亡，”研究人員寫道。
科學家僅分析了迄今為止在美國發生的 891 例注射死刑中的 41 例（以及全球範圍內更多）。但是，其餘許多州的藥物方案和處決細節仍然是秘密。儘管如此，研究人員表示，小樣本表明該混合物並未按預期發揮作用。“這種認為這是一種無痛程式是完全錯誤的，”齊默斯說。“這只是看不見的，因為這個人是癱瘓的。”
“美國憲法第八修正案規定，法律標準是不允許出現不必要或無謂的痛苦，”謝爾頓補充說。“似乎很可能很多人正在遭受痛苦。如果對方案的修改相當簡單，那麼你所施加的痛苦顯然是不必要的。”