THE EFFECT OF LOCAL ANAESTHETICS ON THE CENTRAL CIRCULATION AND RESPIRATION IN MAN AND DOG1),2)
Authors: Jorfeldt L. , Löfström B. , Pernow B. , Persson B. , Wahren J. , Widman B. 
Published: December 2008

The effect on the central circulation and respiration of intravenously infused equipotent doses of mepivacaine and bupivacaine was studied in 11 healthy men and in four conscious dogs. The subconvulsive dose in man and dogs was 5 mg/kg b.w., for mepivacaine infused at a constant rate for 20 minutes, and 1.25 mg/kg b.w. for bupivacaine during the same infusion period. This infusion rate was increased fivefold in the dogs to produce seizures. Lidocaine 5 mg/kg b.w. was also infused in four volunteers for 20 minutes.

The subconvulsive dose in man gave a mean plasma level of 5‐6 μg/ml for mepivacaine and 2.1 μg/ml for bupivacaine. After infusion of mepivacaine at the same rate, the plasma level in the dogs was only half that found in man. The convulsive level in the dogs was about 10 μg/ml for mepivacaine and at least 4 μg/ml for bupivacaine.

Mepivacaine elicited in most cases a slight increase in cardiac output. This increase was obviously due to a slight rise in both heart rate and stroke volume. The systemic arterial blood pressure increased moderately in spite of a slight decrease in the systemic vascular resistance. The systolic pressure in the right ventricle and the pulmonary arterial pressures increased moderately during the infusion, while the filling pressure of both the right and the left ventricle was unaffected.

No ECG changes were observed during the infusion of anaesthetic agents apart from those normally found in connection with an increase in heart rate.

No significant changes were observed in PaCO2, pH, oxygen saturation or PaO2 in man.

During convulsions in the dogs there were distinct rises in cardiac output, heart rate and systemic arterial blood pressure. At the same time PaCO2 and standard bicarbonate fell, while pH showed a tendency to fall.

Thus, the present study did not reveal any depressive effect of mepivacaine, bupivacaine or lidocaine on the central circulation and respiration either during the infusion of a subconvulsive dose in man and the dog or during the infusion of a convulsive dose in the dog. Seizures occurred in one volunteer when lidocaine was infused.

ZUSAMMENFASSUNG UND SCHLUSSFOLGERUNGEN

An 11 gesunden Versuchspersonen und 4 wachen Hunden wurde die Wirkung intravenös infundierter, gleich‐wirksamer Dosen von Mepivacain und Bupivacain auf Kreislauf und Atmung untersucht. Beim Menschen und beim Hund war die subkonvulsive Dosis 5 mg pro kg. Körpergewicht Mepivacain mit konstanter Geschwindigkeit über 20 Minuten infundiert, bzw. 1,25 mg pro kg Körpergewicht Bupivacain über den gleichen Zeitraum infundiert. Diese Infusionsgeschwindigkeit wurde beim Hund auf das Fünffache erhöht, um Krämpfe hervorzurufen. Ferner wurden 5 mg pro kg Körpergewicht Lidocain bei 4 freiwilligen Versuchspersonen über einen Zeitraum von 20 Minuten infundiert.

Die subkonvulsiven Dosen ergaben beim Menschen einen mittleren Plasmaspiegel von 5‐6 μg/ml für Mepivacain und 2,1 μg/ml für Bupivacain. Nach Infusion mit der gleichen Einflussgeschwindigkeit war der Plasmaspiegel von Mepivacain beim Hund nur halb so hoch wie der beim Menschen gefundene. Der krampfauslösende Plasmaspiegel war beim Hund etwa 10 μg/ml für Mepivacain und über 4 μg/ml für Bupivacain.

Mepivacain führte in den meisten Fällen zu einem leichten Anstieg des Herz‐Minuten‐Volumens. Dies war offensichtlich bedingt durch eine leichte Erhöhung sowohl der Herzfrequenz als auch des Schlagvolumens. Der arterielle Blutdruck stieg trotz einer leichten Abnahme des systemischen Gefässwiderstandes mässig an. Während der Infusion wurde auch ein mässiger Anstieg des systolischen Druckes im rechten Ventrikel und in der Arteria pulmonalis beobachtet, während der Füllungsdruck der rechten und der linken Herz‐kammer unbeeinflusst blieb.

Während der Infusion der Lokalanaesthetika wurden keine EKG‐Ver‐änderungen, abgesehen von denen, die bereits normalerweise in Verbindung mit erhöhter Herzfrequenz gefunden werden, beobachtet.

Auch bezuglich des PaCO2, des pH, der Sauerstoffsättigung und des PaO2 zeigten sich beim Menschen keine signifikanten Veränderungen.

Beim Hund kam es während der Krämpfe zu deutlicher Erhöhung des Herz‐Minuten‐Volumens, der Herzfrequenz und des systemischen Standard‐Bicarbonat, während auch das pH fallende Tendenz zeigte.

Die vorliegenden Untersuchungen haben also keine depressive Wirkung von Mepivacain, Bupivacain oder Lidocain auf die zentrale Zirkulation und Atmung aufgedeckt, und zwar sowohl während der Infusion subkonvulsiver Dosen beim Menschen und beim Hund, als auch während der Infusion von Krampfdosen beim Hund. Bei einem Freiwilligen kam es zu Krämpfen während der Infusion von Lidocain.