ข่าว

การบำบัดด้วยออกซิเจนเป็นหนึ่งในวิธีการที่ใช้กันมากที่สุดในทางการแพทย์สมัยใหม่ แต่ยังคงมีความเข้าใจผิดเกี่ยวกับข้อบ่งชี้ในการบำบัดด้วยออกซิเจน และการใช้ออกซิเจนอย่างไม่ถูกต้องอาจทำให้เกิดปฏิกิริยาพิษร้ายแรงได้

การประเมินทางคลินิกของภาวะขาดออกซิเจนของเนื้อเยื่อ

อาการทางคลินิกของภาวะพร่องออกซิเจนในเนื้อเยื่อมีความหลากหลายและไม่จำเพาะเจาะจง โดยอาการที่เด่นชัดที่สุด ได้แก่ หายใจลำบาก หายใจถี่ หัวใจเต้นเร็ว หายใจลำบาก การเปลี่ยนแปลงทางจิตใจอย่างรวดเร็ว และหัวใจเต้นผิดจังหวะ เพื่อตรวจหาภาวะพร่องออกซิเจนในเนื้อเยื่อ (อวัยวะภายใน) ค่าแลคเตตในซีรัม (สูงขึ้นระหว่างภาวะขาดเลือดและปริมาณออกซิเจนในเลือดลดลง) และ SvO2 (ลดลงระหว่างภาวะปริมาณออกซิเจนในเลือดลดลง โลหิตจาง ภาวะพร่องออกซิเจนในหลอดเลือดแดง และอัตราการเผาผลาญสูง) มีประโยชน์ต่อการประเมินทางคลินิก อย่างไรก็ตาม แลคเตตอาจสูงขึ้นในภาวะที่ไม่มีภาวะพร่องออกซิเจน ดังนั้นการวินิจฉัยจึงไม่สามารถพิจารณาจากระดับแลคเตตเพียงอย่างเดียวได้ เนื่องจากแลคเตตอาจสูงขึ้นในภาวะที่มีไกลโคไลซิสเพิ่มขึ้น เช่น เนื้องอกมะเร็งเติบโตอย่างรวดเร็ว ภาวะติดเชื้อในกระแสเลือดระยะเริ่มต้น ความผิดปกติของระบบเผาผลาญ และการให้ยาคาเทโคลามีน ค่าทางห้องปฏิบัติการอื่นๆ ที่บ่งชี้ถึงความผิดปกติของอวัยวะเฉพาะก็มีความสำคัญเช่นกัน เช่น ค่าครีเอตินิน โทรโปนิน หรือเอนไซม์ตับสูง

การประเมินทางคลินิกของสถานะออกซิเจนของหลอดเลือดแดง

อาการเขียวคล้ำ มักเป็นอาการที่เกิดขึ้นในระยะท้ายของภาวะพร่องออกซิเจน และมักไม่น่าเชื่อถือในการวินิจฉัยภาวะพร่องออกซิเจนและภาวะพร่องออกซิเจน เนื่องจากอาจไม่เกิดขึ้นในภาวะโลหิตจางและการไหลเวียนเลือดไม่ดี และผู้ที่มีผิวสีเข้มจะตรวจพบอาการเขียวคล้ำได้ยาก

การตรวจติดตามความอิ่มตัวของออกซิเจนในเลือด (Pulse oximetry) การตรวจติดตามความอิ่มตัวของออกซิเจนในเลือดแบบไม่รุกรานถูกนำมาใช้อย่างแพร่หลายในการเฝ้าระวังโรคทุกชนิด และค่า SaO2 โดยประมาณเรียกว่า SpO2 หลักการของการตรวจติดตามความอิ่มตัวของออกซิเจนในเลือดคือกฎของบิล ซึ่งระบุว่าความเข้มข้นของสารที่ไม่ทราบชนิดในสารละลายสามารถกำหนดได้จากการดูดกลืนแสง เมื่อแสงผ่านเนื้อเยื่อใดๆ แสงส่วนใหญ่จะถูกดูดซับโดยองค์ประกอบของเนื้อเยื่อและเลือด อย่างไรก็ตาม ทุกครั้งที่หัวใจเต้น เลือดแดงจะไหลเวียนแบบเป็นจังหวะ ทำให้เครื่องตรวจวัดความอิ่มตัวของออกซิเจนในเลือดสามารถตรวจจับการเปลี่ยนแปลงการดูดกลืนแสงที่ความยาวคลื่นสองช่วง ได้แก่ 660 นาโนเมตร (สีแดง) และ 940 นาโนเมตร (อินฟราเรด) อัตราการดูดกลืนของฮีโมโกลบินที่ลดลงและฮีโมโกลบินที่ออกซิเจนจะแตกต่างกันที่ความยาวคลื่นสองช่วงเหล่านี้ หลังจากหักการดูดกลืนของเนื้อเยื่อที่ไม่เป็นจังหวะแล้ว จะสามารถคำนวณความเข้มข้นของฮีโมโกลบินที่ออกซิเจนเทียบกับฮีโมโกลบินทั้งหมดได้

การตรวจติดตามระดับออกซิเจนในเลือดมีข้อจำกัดบางประการ สารใดๆ ในเลือดที่ดูดซับความยาวคลื่นเหล่านี้อาจรบกวนความแม่นยำในการวัด รวมถึงภาวะฮีโมโกลบินผิดปกติที่เกิดขึ้น ได้แก่ คาร์บอกซีฮีโมโกลบินและเมทฮีโมโกลบินเมีย เมทิลีนบลู และฮีโมโกลบินบางสายพันธุ์ที่ถ่ายทอดทางพันธุกรรม การดูดซับคาร์บอกซีฮีโมโกลบินที่ความยาวคลื่น 660 นาโนเมตรมีความคล้ายคลึงกับฮีโมโกลบินที่เติมออกซิเจน แต่มีการดูดซับน้อยมากที่ความยาวคลื่น 940 นาโนเมตร ดังนั้น ไม่ว่าความเข้มข้นสัมพัทธ์ของฮีโมโกลบินอิ่มตัวด้วยคาร์บอนมอนอกไซด์และฮีโมโกลบินอิ่มตัวด้วยออกซิเจนจะเป็นอย่างไร SpO2 จะยังคงคงที่ (90%~95%) ในภาวะเมทฮีโมโกลบินเมีย เมื่อเหล็กฮีมถูกออกซิไดซ์เป็นสถานะเหล็ก เมทฮีโมโกลบินจะทำให้ค่าสัมประสิทธิ์การดูดซับของสองความยาวคลื่นเท่ากัน ส่งผลให้ SpO2 เปลี่ยนแปลงเพียง 83% ถึง 87% ในช่วงความเข้มข้นของเมทฮีโมโกลบินที่ค่อนข้างกว้าง ในกรณีนี้ ต้องใช้แสงที่มีความยาวคลื่น 4 ความยาวคลื่นในการวัดออกซิเจนในเลือดแดงเพื่อแยกแยะระหว่างฮีโมโกลบินทั้ง 4 รูปแบบ

การตรวจติดตามด้วยเครื่องวัดความอิ่มตัวของออกซิเจนในเลือดอาศัยการไหลเวียนของเลือดแบบเป็นจังหวะที่เพียงพอ ดังนั้น การตรวจติดตามด้วยเครื่องวัดความอิ่มตัวของออกซิเจนในเลือดจึงไม่สามารถใช้ในภาวะเลือดไหลเวียนน้อยจากภาวะช็อก หรือเมื่อใช้อุปกรณ์ช่วยการทำงานของหัวใจห้องล่างแบบไม่เป็นจังหวะ (ซึ่งปริมาณเลือดที่หัวใจสูบฉีดออกสู่หัวใจมีสัดส่วนเพียงเล็กน้อย) ในภาวะลิ้นหัวใจไตรคัสปิดรั่วอย่างรุนแรง ความเข้มข้นของดีออกซีฮีโมโกลบินในเลือดดำจะสูง และการเต้นของเลือดดำอาจทำให้ค่าความอิ่มตัวของออกซิเจนในเลือดต่ำลง ในภาวะเลือดแดงขาดออกซิเจนอย่างรุนแรง (SaO2 < 75%) ความแม่นยำอาจลดลง เนื่องจากยังไม่มีการตรวจสอบความถูกต้องของเทคนิคนี้ในช่วงนี้ นอกจากนี้ ผู้คนจำนวนมากขึ้นเรื่อยๆ ตระหนักว่าการตรวจติดตามด้วยเครื่องวัดความอิ่มตัวของออกซิเจนในเลือดอาจประเมินค่าความอิ่มตัวของฮีโมโกลบินในหลอดเลือดแดงสูงเกินจริงถึง 5-10 จุดเปอร์เซ็นต์ ขึ้นอยู่กับอุปกรณ์เฉพาะที่ใช้โดยผู้ที่มีผิวสีเข้ม

PaO2/FIO2 อัตราส่วน PaO2/FIO2 (โดยทั่วไปเรียกว่าอัตราส่วน P/F ซึ่งอยู่ในช่วง 400 ถึง 500 มิลลิเมตรปรอท) สะท้อนถึงระดับการแลกเปลี่ยนออกซิเจนที่ผิดปกติในปอด และมีประโยชน์มากที่สุดในบริบทนี้ เนื่องจากเครื่องช่วยหายใจสามารถกำหนดค่า FIO2 ได้อย่างแม่นยำ อัตราส่วน AP/F น้อยกว่า 300 มิลลิเมตรปรอท บ่งชี้ถึงความผิดปกติในการแลกเปลี่ยนก๊าซที่มีนัยสำคัญทางคลินิก ในขณะที่อัตราส่วน P/F น้อยกว่า 200 มิลลิเมตรปรอท บ่งชี้ถึงภาวะพร่องออกซิเจนในเลือดอย่างรุนแรง ปัจจัยที่มีผลต่ออัตราส่วน P/F ได้แก่ การตั้งค่าการช่วยหายใจ ความดันปลายลมหายใจออกที่เป็นบวก และ FIO2 ผลกระทบของการเปลี่ยนแปลงของ FIO2 ต่ออัตราส่วน P/F จะแตกต่างกันไปขึ้นอยู่กับลักษณะของการบาดเจ็บที่ปอด สัดส่วนของช่องทางเดิน และช่วงของการเปลี่ยนแปลงของ FIO2 ในกรณีที่ไม่มี PaO2 SpO2/FIO2 สามารถใช้เป็นตัวบ่งชี้ทางเลือกที่เหมาะสมได้

ความแตกต่างของความดันย่อยของออกซิเจนในถุงลมแดง (Aa PO2) การวัดความแตกต่างของ Aa PO2 คือความแตกต่างระหว่างความดันย่อยของออกซิเจนในถุงลมที่คำนวณได้กับความดันย่อยของออกซิเจนในหลอดเลือดแดงที่วัดได้ ซึ่งใช้เพื่อวัดประสิทธิภาพของการแลกเปลี่ยนก๊าซ

ความแตกต่างของค่า Aa PO2 “ปกติ” สำหรับการหายใจอากาศแวดล้อมที่ระดับน้ำทะเลจะแตกต่างกันไปตามอายุ โดยอยู่ในช่วง 10 ถึง 25 มิลลิเมตรปรอท (2.5 + 0.21 x อายุ [ปี]) ปัจจัยที่มีอิทธิพลประการที่สองคือ FIO2 หรือ PAO2 หากปัจจัยใดปัจจัยหนึ่งในสองปัจจัยนี้เพิ่มขึ้น ความแตกต่างของค่า Aa PO2 จะเพิ่มขึ้น เนื่องจากการแลกเปลี่ยนก๊าซในหลอดเลือดฝอยถุงลมเกิดขึ้นในส่วนที่แบนราบกว่า (ความชัน) ของเส้นโค้งการแยกตัวของออกซิเจนฮีโมโกลบิน ภายใต้ระดับการผสมของหลอดเลือดดำที่เท่ากัน ความแตกต่างของค่า PO2 ระหว่างเลือดดำและเลือดแดงที่ผสมกันจะเพิ่มขึ้น ในทางตรงกันข้าม หากค่า PO2 ถุงลมต่ำเนื่องจากการระบายอากาศไม่เพียงพอหรือระดับความสูง ความแตกต่างของค่า Aa จะต่ำกว่าปกติ ซึ่งอาจนำไปสู่การประเมินภาวะปอดทำงานผิดปกติต่ำกว่าความเป็นจริงหรือการวินิจฉัยที่ไม่ถูกต้อง

ดัชนีออกซิเจน ดัชนีออกซิเจน (OI) สามารถนำมาใช้ในผู้ป่วยที่ใช้เครื่องช่วยหายใจเพื่อประเมินความเข้มข้นของออกซิเจนที่จำเป็นในการรักษาระดับออกซิเจน ดัชนีนี้ประกอบด้วยค่าความดันเฉลี่ยของทางเดินหายใจ (MAP, หน่วยเป็น cm H2O), FIO2 และ PaO2 (หน่วยเป็น mm Hg) หรือ SpO2 และหากค่านี้สูงกว่า 40 สามารถใช้เป็นค่ามาตรฐานสำหรับการบำบัดด้วยออกซิเจนผ่านเยื่อหุ้มภายนอกร่างกาย ค่าปกติน้อยกว่า 4 cm H2O/mm Hg เนื่องจากค่า cm H2O/mm Hg มีค่าคงที่ (1.36) จึงมักไม่รวมหน่วยในการรายงานอัตราส่วนนี้

ข้อบ่งชี้สำหรับการบำบัดด้วยออกซิเจนเฉียบพลัน
เมื่อผู้ป่วยมีอาการหายใจลำบาก มักจำเป็นต้องให้ออกซิเจนเสริมก่อนการวินิจฉัยภาวะพร่องออกซิเจนในเลือด เมื่อความดันออกซิเจนบางส่วนของหลอดเลือดแดง (PaO2) ต่ำกว่า 60 มิลลิเมตรปรอท ข้อบ่งชี้ที่ชัดเจนที่สุดสำหรับการนำออกซิเจนไปใช้คือภาวะพร่องออกซิเจนในเลือด ซึ่งโดยทั่วไปจะสัมพันธ์กับระดับความอิ่มตัวของออกซิเจนในหลอดเลือดแดง (SaO2) หรือระดับความอิ่มตัวของออกซิเจนรอบนอก (SpO2) ที่ 89% ถึง 90% เมื่อค่า PaO2 ลดลงต่ำกว่า 60 มิลลิเมตรปรอท ระดับความอิ่มตัวของออกซิเจนในเลือดอาจลดลงอย่างรวดเร็ว ส่งผลให้ปริมาณออกซิเจนในหลอดเลือดแดงลดลงอย่างมีนัยสำคัญ และอาจทำให้เกิดภาวะพร่องออกซิเจนในเนื้อเยื่อได้

นอกจากภาวะขาดออกซิเจนในหลอดเลือดแดงแล้ว อาจจำเป็นต้องเสริมออกซิเจนในบางกรณีที่พบได้ยาก ภาวะโลหิตจางรุนแรง การบาดเจ็บ และผู้ป่วยวิกฤตจากการผ่าตัด สามารถลดภาวะขาดออกซิเจนในเนื้อเยื่อได้โดยการเพิ่มระดับออกซิเจนในหลอดเลือดแดง สำหรับผู้ป่วยที่ได้รับพิษจากคาร์บอนมอนอกไซด์ (CO) การเสริมออกซิเจนสามารถเพิ่มปริมาณออกซิเจนที่ละลายในเลือด แทนที่คาร์บอนมอนอกไซด์ที่จับกับฮีโมโกลบิน และเพิ่มสัดส่วนของฮีโมโกลบินที่มีออกซิเจน หลังจากสูดดมออกซิเจนบริสุทธิ์ ครึ่งชีวิตของคาร์บอกซีฮีโมโกลบินจะอยู่ที่ 70-80 นาที ในขณะที่ครึ่งชีวิตของเมื่อหายใจอากาศภายนอกอยู่ที่ 320 นาที ภายใต้สภาวะออกซิเจนความดันสูง ครึ่งชีวิตของคาร์บอกซีฮีโมโกลบินจะลดลงเหลือน้อยกว่า 10 นาทีหลังจากสูดดมออกซิเจนบริสุทธิ์ โดยทั่วไปแล้วออกซิเจนความดันสูงจะใช้ในสถานการณ์ที่มีระดับคาร์บอกซีฮีโมโกลบินสูง (>25%) หัวใจขาดเลือด หรือความผิดปกติทางประสาทสัมผัส

แม้จะไม่มีข้อมูลสนับสนุนหรือข้อมูลที่ไม่ถูกต้อง แต่โรคอื่นๆ ก็อาจได้รับประโยชน์จากการเสริมออกซิเจนเช่นกัน การบำบัดด้วยออกซิเจนมักใช้สำหรับอาการปวดศีรษะแบบคลัสเตอร์ ภาวะวิกฤตอาการปวดจากโรคเม็ดเลือดรูปเคียว บรรเทาอาการหายใจลำบากโดยไม่เกิดภาวะพร่องออกซิเจนในเลือด โรคปอดรั่ว และภาวะถุงลมโป่งพองในช่องอก (ส่งเสริมการดูดซึมอากาศในทรวงอก) มีหลักฐานบ่งชี้ว่าการใช้ออกซิเจนในปริมาณสูงระหว่างการผ่าตัดสามารถลดอุบัติการณ์การติดเชื้อบริเวณผ่าตัดได้ อย่างไรก็ตาม การเสริมออกซิเจนดูเหมือนจะไม่ช่วยลดอาการคลื่นไส้/อาเจียนหลังการผ่าตัดได้อย่างมีประสิทธิภาพ

ด้วยการพัฒนาศักยภาพในการให้ออกซิเจนแก่ผู้ป่วยนอก การใช้ออกซิเจนบำบัดระยะยาว (LTOT) ก็เพิ่มขึ้นเช่นกัน มาตรฐานสำหรับการใช้ออกซิเจนบำบัดระยะยาวมีความชัดเจนอยู่แล้ว ออกซิเจนบำบัดระยะยาวมักใช้กับโรคปอดอุดกั้นเรื้อรัง (COPD)
การศึกษาสองชิ้นเกี่ยวกับผู้ป่วยโรคปอดอุดกั้นเรื้อรังชนิดขาดออกซิเจน (COPD) ให้ข้อมูลสนับสนุนสำหรับภาวะขาดออกซิเจนในเลือด (LTOT) การศึกษาแรกคือการทดลองบำบัดด้วยออกซิเจนในเวลากลางคืน (Nocturnal Oxygen Therapy Trial: NOTT) ซึ่งดำเนินการในปี พ.ศ. 2523 โดยผู้ป่วยถูกสุ่มให้รับการบำบัดด้วยออกซิเจนในเวลากลางคืน (อย่างน้อย 12 ชั่วโมง) หรือการบำบัดด้วยออกซิเจนอย่างต่อเนื่อง เมื่ออายุ 12 และ 24 เดือน ผู้ป่วยที่ได้รับการบำบัดด้วยออกซิเจนในเวลากลางคืนเพียงอย่างเดียวมีอัตราการเสียชีวิตสูงกว่า การทดลองที่สองคือการทดลองครอบครัวของสภาวิจัยทางการแพทย์ (Medical Research Council Family Trial) ซึ่งดำเนินการในปี พ.ศ. 2524 โดยผู้ป่วยถูกสุ่มแบ่งออกเป็นสองกลุ่ม คือ กลุ่มที่ไม่ได้รับออกซิเจน และกลุ่มที่ได้รับออกซิเจนอย่างน้อย 15 ชั่วโมงต่อวัน เช่นเดียวกับการทดสอบ NOTT อัตราการเสียชีวิตในกลุ่มที่ไม่ใช้ออกซิเจนสูงกว่าอย่างมีนัยสำคัญ ผู้เข้าร่วมการทดลองทั้งสองเป็นผู้ป่วยที่ไม่สูบบุหรี่ซึ่งได้รับการรักษาอย่างเต็มที่และมีภาวะคงที่ โดยมี PaO2 ต่ำกว่า 55 มิลลิเมตรปรอท หรือผู้ป่วยที่มีภาวะเม็ดเลือดแดงมากหรือโรคหัวใจปอดที่มี PaO2 ต่ำกว่า 60 มิลลิเมตรปรอท

การทดลองทั้งสองนี้ชี้ให้เห็นว่าการให้ออกซิเจนเสริมมากกว่า 15 ชั่วโมงต่อวันดีกว่าการไม่ได้รับออกซิเจนเลย และการบำบัดด้วยออกซิเจนอย่างต่อเนื่องดีกว่าการรักษาเฉพาะเวลากลางคืน เกณฑ์การคัดเลือกสำหรับการทดลองเหล่านี้เป็นพื้นฐานสำหรับบริษัทประกันสุขภาพและ ATS ในปัจจุบันในการพัฒนาแนวทาง LTOT เป็นการสมเหตุสมผลที่จะอนุมานว่า LTOT เป็นที่ยอมรับสำหรับโรคหัวใจและหลอดเลือดอื่นๆ ที่ขาดออกซิเจน แต่ปัจจุบันยังขาดหลักฐานการทดลองที่เกี่ยวข้อง การทดลองแบบหลายศูนย์เมื่อเร็วๆ นี้พบว่าไม่มีความแตกต่างในผลกระทบของการบำบัดด้วยออกซิเจนต่ออัตราการเสียชีวิตหรือคุณภาพชีวิตของผู้ป่วยโรคปอดอุดกั้นเรื้อรังที่มีภาวะขาดออกซิเจนที่ไม่ตรงตามเกณฑ์การพักผ่อนหรือเกิดจากการออกกำลังกายเพียงอย่างเดียว

บางครั้งแพทย์อาจสั่งจ่ายออกซิเจนเสริมในเวลากลางคืนให้กับผู้ป่วยที่มีระดับออกซิเจนในเลือดลดลงอย่างรุนแรงขณะนอนหลับ ปัจจุบันยังไม่มีหลักฐานที่ชัดเจนสนับสนุนการใช้วิธีนี้ในผู้ป่วยที่มีภาวะหยุดหายใจขณะหลับแบบอุดกั้น สำหรับผู้ป่วยที่มีภาวะหยุดหายใจขณะหลับแบบอุดกั้นหรือกลุ่มอาการภาวะอ้วนลงพุงที่ทำให้หายใจลำบากในเวลากลางคืน การใช้เครื่องช่วยหายใจแบบแรงดันบวกแบบไม่ผ่าตัดแทนการเสริมออกซิเจนเป็นวิธีการรักษาหลัก

อีกประเด็นหนึ่งที่ต้องพิจารณาคือจำเป็นต้องเสริมออกซิเจนระหว่างการเดินทางทางอากาศหรือไม่ โดยทั่วไปแล้ว เครื่องบินพาณิชย์ส่วนใหญ่จะเพิ่มความดันในห้องโดยสารให้สูงถึง 8,000 ฟุต โดยมีแรงดันออกซิเจนที่หายใจเข้าประมาณ 108 มิลลิเมตรปรอท สำหรับผู้ป่วยที่มีโรคปอด การลดลงของแรงดันออกซิเจนที่หายใจเข้า (PiO2) อาจทำให้เกิดภาวะพร่องออกซิเจนในเลือดได้ ก่อนการเดินทาง ผู้ป่วยควรได้รับการประเมินทางการแพทย์อย่างละเอียด รวมถึงการตรวจก๊าซในเลือดแดง หากค่า PaO2 ของผู้ป่วยบนพื้นมีค่า ≥ 70 มิลลิเมตรปรอท (SpO2>95%) แสดงว่าค่า PaO2 ระหว่างเที่ยวบินมีแนวโน้มที่จะเกิน 50 มิลลิเมตรปรอท ซึ่งโดยทั่วไปถือว่าเพียงพอสำหรับการออกกำลังกายเพียงเล็กน้อย สำหรับผู้ป่วยที่มีค่า SpO2 หรือ PaO2 ต่ำ อาจพิจารณาการทดสอบการเดิน 6 นาที หรือการทดสอบจำลองภาวะพร่องออกซิเจน ซึ่งโดยทั่วไปจะหายใจออกซิเจน 15% หากเกิดภาวะพร่องออกซิเจนในเลือดระหว่างการเดินทางทางอากาศ สามารถให้ออกซิเจนผ่านทางสายสวนจมูกเพื่อเพิ่มปริมาณออกซิเจนที่ได้รับ

พื้นฐานทางชีวเคมีของพิษออกซิเจน

ความเป็นพิษจากออกซิเจนเกิดจากการสร้างอนุมูลอิสระออกซิเจนรีแอคทีฟ (ROS) ROS เป็นอนุมูลอิสระที่มาจากออกซิเจน มีอิเล็กตรอนวงโคจรที่ไม่จับคู่ สามารถทำปฏิกิริยากับโปรตีน ไขมัน และกรดนิวคลีอิก ทำให้โครงสร้างเปลี่ยนไปและก่อให้เกิดความเสียหายต่อเซลล์ ในระหว่างกระบวนการเมแทบอลิซึมของไมโทคอนเดรียตามปกติ จะมีการสร้าง ROS ขึ้นเล็กน้อยเป็นโมเลกุลส่งสัญญาณ เซลล์ภูมิคุ้มกันยังใช้ ROS เพื่อฆ่าเชื้อโรค ROS ประกอบด้วยอนุมูลอิสระซูเปอร์ออกไซด์ ไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์ (H2O2) และไฮดรอกซิล ROS ในปริมาณที่มากเกินไปจะเกินขีดจำกัดการป้องกันของเซลล์ นำไปสู่ความตายหรือก่อให้เกิดความเสียหายต่อเซลล์

เพื่อจำกัดความเสียหายที่เกิดจากการสร้าง ROS กลไกการปกป้องสารต้านอนุมูลอิสระของเซลล์สามารถต่อต้านอนุมูลอิสระได้ ซูเปอร์ออกไซด์ดิสมิวเทสจะเปลี่ยนซูเปอร์ออกไซด์เป็น H2O2 ซึ่งจะถูกเปลี่ยนเป็น H2O และ O2 โดยคาตาเลสและกลูตาไธโอนเปอร์ออกซิเดส กลูตาไธโอนเป็นโมเลกุลสำคัญที่จำกัดความเสียหายจาก ROS โมเลกุลสารต้านอนุมูลอิสระอื่นๆ ได้แก่ อัลฟาโทโคฟีรอล (วิตามินอี) กรดแอสคอร์บิก (วิตามินซี) ฟอสโฟลิปิด และซีสเตอีน เนื้อเยื่อปอดของมนุษย์มีสารต้านอนุมูลอิสระนอกเซลล์และไอโซเอนไซม์ซูเปอร์ออกไซด์ดิสมิวเทสในปริมาณสูง ทำให้มีพิษน้อยลงเมื่อสัมผัสกับออกซิเจนที่มีความเข้มข้นสูงกว่าเมื่อเทียบกับเนื้อเยื่ออื่นๆ

ภาวะขาดออกซิเจนที่เกิดจาก ROS สามารถแบ่งได้เป็นสองระยะ ระยะแรกคือระยะ exudative ซึ่งมีลักษณะเฉพาะคือการตายของเซลล์บุผิวถุงลมชนิดที่ 1 และเซลล์บุผนังหลอดเลือด ภาวะบวมน้ำระหว่างช่อง (interstitial edema) และการเติมสารคัดหลั่งจากนิวโทรฟิลในถุงลม ระยะต่อมาคือระยะ proliferation ซึ่งเซลล์บุผนังหลอดเลือดและเซลล์บุผนังหลอดเลือดชนิดที่ 2 จะขยายตัวและปกคลุมเยื่อฐานที่โผล่ออกมาก่อนหน้านี้ ลักษณะของช่วงการฟื้นตัวจากภาวะขาดออกซิเจนคือ การขยายตัวของไฟโบรบลาสต์และพังผืดระหว่างช่อง (interstitial fibrosis) แต่เยื่อบุผิวหลอดเลือดฝอยและเยื่อบุผิวถุงลมยังคงมีลักษณะปกติ
อาการทางคลินิกของภาวะพิษออกซิเจนในปอด

ระดับการสัมผัสที่ทำให้เกิดความเป็นพิษยังไม่ชัดเจน เมื่อค่า FIO2 ต่ำกว่า 0.5 โดยทั่วไปแล้วจะไม่เกิดความเป็นพิษทางคลินิก การศึกษาในมนุษย์ในระยะแรกพบว่าการสัมผัสออกซิเจนเกือบ 100% อาจทำให้เกิดความผิดปกติทางประสาทสัมผัส คลื่นไส้ และหลอดลมอักเสบ รวมถึงลดความจุปอด ความสามารถในการแพร่เชื้อของปอด ความยืดหยุ่นของปอด PaO2 และค่า pH ปัญหาอื่นๆ ที่เกี่ยวข้องกับความเป็นพิษจากออกซิเจน ได้แก่ ภาวะปอดแฟบขณะดูดซึม ภาวะคาร์บอนไดออกไซด์ในเลือดสูงจากออกซิเจน กลุ่มอาการหายใจลำบากเฉียบพลัน (ARDS) และภาวะหลอดลมปอดเจริญผิดปกติในทารกแรกเกิด (BPD)
ภาวะปอดแฟบแบบดูดซับ ไนโตรเจนเป็นก๊าซเฉื่อยที่แพร่เข้าสู่กระแสเลือดช้ามากเมื่อเทียบกับออกซิเจน จึงมีบทบาทในการรักษาการขยายตัวของถุงลม เมื่อใช้ออกซิเจน 100% เนื่องจากอัตราการดูดซับออกซิเจนสูงกว่าอัตราการนำส่งก๊าซใหม่ การขาดไนโตรเจนอาจนำไปสู่ภาวะถุงลมแฟบในบริเวณที่มีอัตราส่วนการไหลเวียนของอากาศในถุงลม (V/Q) ต่ำกว่า โดยเฉพาะอย่างยิ่งในระหว่างการผ่าตัด การดมยาสลบและภาวะอัมพาตอาจทำให้การทำงานของปอดที่เหลืออยู่ลดลง ส่งผลให้ทางเดินหายใจและถุงลมขนาดเล็กแฟบลง ส่งผลให้เกิดภาวะปอดแฟบอย่างรวดเร็ว

ภาวะคาร์บอนไดออกไซด์ในเลือดสูงที่เกิดจากออกซิเจน ผู้ป่วยโรคปอดอุดกั้นเรื้อรังชนิดรุนแรงมีแนวโน้มที่จะเกิดภาวะคาร์บอนไดออกไซด์ในเลือดสูงอย่างรุนแรงเมื่อได้รับออกซิเจนความเข้มข้นสูงในช่วงที่อาการทรุดลง กลไกของภาวะคาร์บอนไดออกไซด์ในเลือดสูงนี้คือการยับยั้งความสามารถของภาวะพร่องออกซิเจนในการกระตุ้นการหายใจ อย่างไรก็ตาม ในผู้ป่วยแต่ละราย ยังมีกลไกอีกสองอย่างที่ทำงานในระดับที่แตกต่างกันไป
ภาวะพร่องออกซิเจนในเลือดในผู้ป่วยโรคปอดอุดกั้นเรื้อรัง (COPD) เป็นผลมาจากความดันออกซิเจนบางส่วนของถุงลมปอดต่ำ (PAO2) ในบริเวณที่มีปริมาตรอากาศต่อปริมาตรอากาศต่ำ เพื่อลดผลกระทบของบริเวณที่มีปริมาตรอากาศต่อปริมาตรอากาศต่ำเหล่านี้ต่อภาวะพร่องออกซิเจนในเลือด ปฏิกิริยาการไหลเวียนโลหิตในปอดสองอย่าง ได้แก่ ภาวะหลอดเลือดในปอดขาดออกซิเจน (HPV) และภาวะหลอดเลือดในปอดขาดคาร์บอนไดออกไซด์สูง (Hypercapnic) จะถ่ายโอนการไหลเวียนของเลือดไปยังบริเวณที่มีการระบายอากาศที่ดี เมื่อการให้ออกซิเจนเสริม PAO2 เพิ่มขึ้น เชื้อ HPV จะลดลงอย่างมีนัยสำคัญ ทำให้การไหลเวียนของเลือดในบริเวณเหล่านี้เพิ่มขึ้น ส่งผลให้บริเวณที่มีอัตราส่วนปริมาตรอากาศต่อปริมาตรอากาศต่ำลง ปัจจุบันเนื้อเยื่อปอดเหล่านี้มีออกซิเจนสูง แต่ความสามารถในการกำจัดคาร์บอนไดออกไซด์ลดลง การไหลเวียนของเลือดในบริเวณเหล่านี้เพิ่มขึ้น ส่งผลให้ต้องสูญเสียพื้นที่ที่มีการระบายอากาศที่ดีกว่า ซึ่งไม่สามารถปล่อยคาร์บอนไดออกไซด์ได้มากเช่นเดิม ส่งผลให้เกิดภาวะคาร์บอนไดออกไซด์สูง

อีกเหตุผลหนึ่งคือปรากฏการณ์ฮัลเดนที่อ่อนลง ซึ่งหมายความว่าเมื่อเทียบกับเลือดที่มีออกซิเจน เลือดที่ไม่มีออกซิเจนสามารถขนส่ง CO2 ได้มากกว่า เมื่อฮีโมโกลบินไม่มีออกซิเจน มันจะจับโปรตอน (H+) และ CO2 ได้มากขึ้นในรูปแบบของอะมิโนเอสเทอร์ เมื่อความเข้มข้นของดีออกซีฮีโมโกลบินลดลงระหว่างการบำบัดด้วยออกซิเจน ความจุบัฟเฟอร์ของ CO2 และ H+ ก็จะลดลงเช่นกัน ส่งผลให้ความสามารถของเลือดดำในการลำเลียง CO2 ลดลง และนำไปสู่การเพิ่มขึ้นของ PaCO2

เมื่อให้ออกซิเจนแก่ผู้ป่วยที่มีภาวะกักเก็บคาร์บอนไดออกไซด์ (CO2) เรื้อรังหรือผู้ป่วยที่มีความเสี่ยงสูง โดยเฉพาะอย่างยิ่งในกรณีที่มีภาวะพร่องออกซิเจนในเลือดอย่างรุนแรง การปรับค่า FIO2 ให้ละเอียดเป็นสิ่งสำคัญอย่างยิ่งเพื่อรักษาระดับ SpO2 ให้อยู่ในช่วง 88%-90% รายงานผู้ป่วยหลายรายระบุว่าการไม่ควบคุมระดับ O2 อาจนำไปสู่ผลข้างเคียง การศึกษาแบบสุ่มที่ดำเนินการกับผู้ป่วยที่มีอาการกำเริบเฉียบพลันของ CODP ระหว่างทางไปโรงพยาบาลได้พิสูจน์ให้เห็นอย่างชัดเจน เมื่อเทียบกับผู้ป่วยที่ไม่ได้รับการจำกัดออกซิเจน ผู้ป่วยที่ได้รับการสุ่มให้เสริมออกซิเจนเพื่อรักษาระดับ SpO2 ให้อยู่ในช่วง 88% ถึง 92% มีอัตราการเสียชีวิตต่ำกว่าอย่างมีนัยสำคัญ (7% เทียบกับ 2%)

ARDS และ BPD มนุษย์ค้นพบมานานแล้วว่าความเป็นพิษจากออกซิเจนมีความเกี่ยวข้องกับพยาธิสรีรวิทยาของ ARDS ในสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมที่ไม่ใช่มนุษย์ การได้รับออกซิเจน 100% อาจทำให้เกิดความเสียหายของถุงลมปอดแบบกระจายและเสียชีวิตในที่สุด อย่างไรก็ตาม หลักฐานที่ชัดเจนของความเป็นพิษจากออกซิเจนในผู้ป่วยโรคปอดรุนแรงนั้นยากที่จะแยกแยะออกจากความเสียหายที่เกิดจากโรคพื้นฐาน นอกจากนี้ โรคอักเสบหลายชนิดยังสามารถกระตุ้นให้เกิดการทำงานของระบบป้องกันสารต้านอนุมูลอิสระเพิ่มขึ้นได้ ดังนั้น การศึกษาส่วนใหญ่จึงไม่สามารถแสดงให้เห็นถึงความสัมพันธ์ระหว่างการได้รับออกซิเจนมากเกินไปกับการบาดเจ็บที่ปอดเฉียบพลันหรือ ARDS

โรคเยื่อไฮยาลีนในปอดเป็นโรคที่เกิดจากการขาดสารออกฤทธิ์บนพื้นผิว ซึ่งมีลักษณะเฉพาะคือถุงลมยุบตัวและอักเสบ ทารกคลอดก่อนกำหนดที่มีโรคเยื่อไฮยาลีนมักต้องสูดดมออกซิเจนความเข้มข้นสูง ความเป็นพิษของออกซิเจนถือเป็นปัจจัยสำคัญในการเกิดโรค BPD แม้จะพบในทารกที่ไม่จำเป็นต้องใช้เครื่องช่วยหายใจก็ตาม ทารกแรกเกิดมีความเสี่ยงต่อความเสียหายจากออกซิเจนสูงเป็นพิเศษ เนื่องจากการทำงานของระบบป้องกันอนุมูลอิสระในเซลล์ยังไม่พัฒนาเต็มที่ โรคจอประสาทตาในทารกคลอดก่อนกำหนดเป็นโรคที่เกี่ยวข้องกับภาวะขาดออกซิเจน/ภาวะขาดออกซิเจนซ้ำๆ และผลกระทบนี้ได้รับการยืนยันในโรคจอประสาทตาในทารกคลอดก่อนกำหนด
ผลเสริมฤทธิ์ของความเป็นพิษของออกซิเจนในปอด

มียาหลายชนิดที่สามารถเพิ่มความเป็นพิษของออกซิเจนได้ ออกซิเจนจะเพิ่ม ROS ที่ผลิตโดยบลีโอไมซินและยับยั้งการทำงานของบลีโอไมซินไฮโดรเลส ในหนูแฮมสเตอร์ ความดันออกซิเจนบางส่วนที่สูงอาจทำให้การบาดเจ็บที่ปอดที่เกิดจากบลีโอไมซินรุนแรงขึ้น และรายงานผู้ป่วยยังได้อธิบายถึงภาวะ ARDS ในผู้ป่วยที่ได้รับการรักษาด้วยบลีโอไมซินและสัมผัสกับ FIO2 สูงในช่วงระหว่างการผ่าตัด อย่างไรก็ตาม การทดลองแบบไปข้างหน้าไม่ได้แสดงให้เห็นถึงความสัมพันธ์ระหว่างการได้รับออกซิเจนความเข้มข้นสูง การสัมผัสกับบลีโอไมซินก่อนหน้านี้ และภาวะปอดทำงานผิดปกติอย่างรุนแรงหลังการผ่าตัด พาราควอตเป็นสารกำจัดวัชพืชเชิงพาณิชย์ที่เป็นอีกหนึ่งตัวเพิ่มความเป็นพิษของออกซิเจน ดังนั้น เมื่อต้องดูแลผู้ป่วยที่ได้รับพิษจากพาราควอตและสัมผัสกับบลีโอไมซิน ควรลด FIO2 ให้น้อยที่สุดเท่าที่จะทำได้ ยาอื่นๆ ที่อาจทำให้ความเป็นพิษของออกซิเจนรุนแรงขึ้น ได้แก่ ไดซัลฟิแรมและไนโตรฟูแรนโทอิน การขาดโปรตีนและสารอาหารสามารถนำไปสู่ความเสียหายจากออกซิเจนสูง ซึ่งอาจเกิดจากการขาดกรดอะมิโนไทออลที่มีความสำคัญต่อการสังเคราะห์กลูตาไธโอน รวมทั้งการขาดวิตามินเอและอีซึ่งเป็นสารต้านอนุมูลอิสระ
ความเป็นพิษของออกซิเจนในระบบอวัยวะอื่น ๆ

ภาวะออกซิเจนในเลือดสูงอาจทำให้เกิดปฏิกิริยาพิษต่ออวัยวะภายนอกปอด การศึกษาแบบย้อนหลังหลายศูนย์ขนาดใหญ่แสดงให้เห็นถึงความสัมพันธ์ระหว่างอัตราการเสียชีวิตที่เพิ่มขึ้นและระดับออกซิเจนที่สูงหลังจากการช่วยฟื้นคืนชีพ (CPR) สำเร็จ การศึกษาพบว่าผู้ป่วยที่มี PaO2 มากกว่า 300 มิลลิเมตรปรอทหลังการทำ CPR มีอัตราส่วนความเสี่ยงต่อการเสียชีวิตในโรงพยาบาลอยู่ที่ 1.8 (ช่วงความเชื่อมั่น 95%, 1.8-2.2) เมื่อเทียบกับผู้ป่วยที่มีระดับออกซิเจนในเลือดปกติหรือภาวะพร่องออกซิเจนในเลือด สาเหตุของอัตราการเสียชีวิตที่เพิ่มขึ้นคือการทำงานของระบบประสาทส่วนกลางที่เสื่อมลงหลังจากหัวใจหยุดเต้น ซึ่งเกิดจากการบาดเจ็บจากการคืนออกซิเจนในเลือดสูงที่เกิดจาก ROS การศึกษาเมื่อเร็วๆ นี้ยังอธิบายถึงอัตราการเสียชีวิตที่เพิ่มขึ้นในผู้ป่วยที่มีภาวะพร่องออกซิเจนในเลือดหลังจากการใส่ท่อช่วยหายใจในแผนกฉุกเฉิน ซึ่งมีความเกี่ยวข้องอย่างใกล้ชิดกับระดับ PaO2 ที่สูงขึ้น

สำหรับผู้ป่วยที่มีอาการบาดเจ็บที่สมองและโรคหลอดเลือดสมอง การให้ออกซิเจนแก่ผู้ป่วยที่ไม่มีภาวะพร่องออกซิเจนในเลือดดูเหมือนจะไม่มีประโยชน์ การศึกษาที่ดำเนินการโดยศูนย์อุบัติเหตุแห่งหนึ่งพบว่า เมื่อเทียบกับผู้ป่วยที่มีระดับออกซิเจนในเลือดปกติ ผู้ป่วยที่มีอาการบาดเจ็บที่สมองจากอุบัติเหตุที่ได้รับออกซิเจนสูง (PaO2>200 มม.ปรอท) มีอัตราการเสียชีวิตสูงกว่าและมีคะแนน Glasgow Coma Score ต่ำกว่าเมื่อออกจากโรงพยาบาล การศึกษาอีกกรณีหนึ่งเกี่ยวกับผู้ป่วยที่ได้รับออกซิเจนบำบัดด้วยความดันบรรยากาศสูง (hyperbaric oxygen therapy) พบว่าการพยากรณ์โรคทางระบบประสาทไม่ดี ในการทดลองขนาดใหญ่หลายศูนย์ การให้ออกซิเจนเสริมแก่ผู้ป่วยโรคหลอดเลือดสมองเฉียบพลันที่ไม่มีภาวะพร่องออกซิเจนในเลือด (saturation) (ความอิ่มตัวของออกซิเจนมากกว่า 96%) ไม่มีประโยชน์ต่ออัตราการเสียชีวิตหรือการพยากรณ์โรคทางการทำงาน

ในภาวะกล้ามเนื้อหัวใจตายเฉียบพลัน (AMI) การเสริมออกซิเจนเป็นวิธีการรักษาที่ใช้กันทั่วไป แต่คุณค่าของการบำบัดด้วยออกซิเจนสำหรับผู้ป่วยเหล่านี้ยังคงเป็นที่ถกเถียงกันอยู่ ออกซิเจนเป็นสิ่งจำเป็นในการรักษาผู้ป่วยกล้ามเนื้อหัวใจตายเฉียบพลันที่มีภาวะพร่องออกซิเจนร่วมด้วย เนื่องจากสามารถช่วยชีวิตได้ อย่างไรก็ตาม ประโยชน์ของการเสริมออกซิเจนแบบดั้งเดิมในกรณีที่ไม่มีภาวะพร่องออกซิเจนยังไม่เป็นที่แน่ชัด ในช่วงปลายทศวรรษ 1970 ได้มีการศึกษาแบบสุ่มตัวอย่างแบบปกปิดสองฝ่าย (double-blind randomized trial) ในผู้ป่วยกล้ามเนื้อหัวใจตายเฉียบพลันที่ไม่มีภาวะแทรกซ้อนจำนวน 157 ราย และเปรียบเทียบการบำบัดด้วยออกซิเจน (6 ลิตรต่อนาที) กับการไม่บำบัดด้วยออกซิเจน พบว่าผู้ป่วยที่ได้รับการบำบัดด้วยออกซิเจนมีอุบัติการณ์ของภาวะหัวใจเต้นเร็วแบบไซนัส (sinus tachycardia) สูงกว่าและมีเอนไซม์ในกล้ามเนื้อหัวใจเพิ่มขึ้นมากกว่า แต่ไม่พบความแตกต่างในอัตราการเสียชีวิต

ในผู้ป่วยกล้ามเนื้อหัวใจตายเฉียบพลันชนิด ST segment elevation ที่ไม่มีภาวะพร่องออกซิเจนในเลือด การรักษาด้วยออกซิเจนผ่านสายสวนทางจมูกที่อัตรา 8 ลิตร/นาที ไม่มีประโยชน์เมื่อเทียบกับการสูดอากาศบริสุทธิ์ ในการศึกษาอีกชิ้นหนึ่งเกี่ยวกับการสูดออกซิเจนที่อัตรา 6 ลิตร/นาที และการสูดอากาศบริสุทธิ์ พบว่าไม่มีความแตกต่างกันในอัตราการเสียชีวิตและอัตราการกลับเข้ารับการรักษาในโรงพยาบาลภายใน 1 ปีในผู้ป่วยกล้ามเนื้อหัวใจตายเฉียบพลัน การควบคุมความอิ่มตัวของออกซิเจนในเลือดระหว่าง 98% ถึง 100% และ 90% ถึง 94% ไม่มีประโยชน์ในผู้ป่วยหัวใจหยุดเต้นที่อยู่นอกโรงพยาบาล ผลกระทบที่เป็นอันตรายที่อาจเกิดขึ้นจากออกซิเจนสูงต่อกล้ามเนื้อหัวใจตายเฉียบพลัน ได้แก่ การตีบของหลอดเลือดหัวใจ การกระจายตัวของการไหลเวียนเลือดจุลภาคที่หยุดชะงัก การเพิ่มช่องทางออกซิเจนที่ใช้งานได้ การลดการใช้ออกซิเจน และความเสียหายของ ROS ที่เพิ่มขึ้นในบริเวณที่เลือดไหลเวียนได้สำเร็จ

สุดท้าย การทดลองทางคลินิกและการวิเคราะห์อภิมานได้ศึกษาค่าเป้าหมาย SpO2 ที่เหมาะสมสำหรับผู้ป่วยวิกฤตที่เข้ารับการรักษาในโรงพยาบาล มีการทดลองแบบสุ่มแบบเปิดศูนย์เดียวที่เปรียบเทียบการรักษาด้วยออกซิเจนแบบอนุรักษ์นิยม (ค่าเป้าหมาย SpO2 94%~98%) กับการรักษาแบบดั้งเดิม (ค่า SpO2 97%~100%) กับผู้ป่วย 434 รายในหอผู้ป่วยหนัก อัตราการเสียชีวิตในหอผู้ป่วยหนักของผู้ป่วยที่ถูกสุ่มให้รับการรักษาด้วยออกซิเจนแบบอนุรักษ์นิยมดีขึ้น โดยมีอัตราการเกิดภาวะช็อก ตับวาย และภาวะแบคทีเรียในกระแสเลือดลดลง การวิเคราะห์อภิมานที่ตามมาประกอบด้วยการทดลองทางคลินิก 25 ครั้งที่คัดเลือกผู้ป่วยที่เข้ารับการรักษาในโรงพยาบาลกว่า 16,000 ราย ซึ่งมีการวินิจฉัยโรคที่หลากหลาย ได้แก่ โรคหลอดเลือดสมอง อุบัติเหตุ ภาวะติดเชื้อในกระแสเลือด กล้ามเนื้อหัวใจตาย และการผ่าตัดฉุกเฉิน ผลการวิเคราะห์อภิมานนี้แสดงให้เห็นว่าผู้ป่วยที่ได้รับการรักษาด้วยออกซิเจนแบบอนุรักษ์นิยมมีอัตราการเสียชีวิตในโรงพยาบาลเพิ่มขึ้น (ความเสี่ยงสัมพัทธ์ 1.21; ช่วงความเชื่อมั่น 95% 1.03-1.43)

อย่างไรก็ตาม การทดลองขนาดใหญ่สองการทดลองที่ตามมาไม่ได้แสดงให้เห็นถึงผลกระทบของกลยุทธ์การบำบัดด้วยออกซิเจนแบบอนุรักษ์ต่อจำนวนวันที่ไม่ใช้เครื่องช่วยหายใจในผู้ป่วยโรคปอด หรืออัตราการรอดชีวิต 28 วันในผู้ป่วย ARDS เมื่อเร็วๆ นี้ การศึกษาผู้ป่วย 2,541 รายที่ใช้เครื่องช่วยหายใจพบว่าการเสริมออกซิเจนแบบเจาะจงเป้าหมายภายในช่วงค่า SpO2 ที่แตกต่างกันสามช่วง (88%~92%, 92%~96%, 96%~100%) ไม่ส่งผลต่อผลลัพธ์ต่างๆ เช่น จำนวนวันที่รอดชีวิต อัตราการเสียชีวิต หัวใจหยุดเต้น หัวใจเต้นผิดจังหวะ กล้ามเนื้อหัวใจตายเฉียบพลัน โรคหลอดเลือดสมอง หรือภาวะปอดรั่วภายใน 28 วัน โดยไม่ใช้เครื่องมือช่วยหายใจ จากข้อมูลเหล่านี้ แนวทางของสมาคมทรวงอกแห่งสหราชอาณาจักรแนะนำช่วงค่า SpO2 เป้าหมายที่ 94% ถึง 98% สำหรับผู้ป่วยผู้ใหญ่ส่วนใหญ่ที่เข้ารับการรักษาในโรงพยาบาล ซึ่งถือว่าสมเหตุสมผล เนื่องจากค่า SpO2 ในช่วงนี้ (เมื่อพิจารณาถึงความคลาดเคลื่อน ± 2%~3% ของเครื่องวัดออกซิเจนในเลือด) สอดคล้องกับค่า PaO2 ช่วง 65-100 มิลลิเมตรปรอท ซึ่งปลอดภัยและเพียงพอสำหรับระดับออกซิเจนในเลือด สำหรับผู้ป่วยที่มีความเสี่ยงต่อภาวะหายใจล้มเหลวจากภาวะคาร์บอนไดออกไซด์ในเลือดสูง ค่า 88% ถึง 92% เป็นเป้าหมายที่ปลอดภัยกว่าในการหลีกเลี่ยงภาวะคาร์บอนไดออกไซด์ในเลือดสูงที่เกิดจากออกซิเจน