一、氧疗的原理
（一）人体的呼吸生理过程
人体的生命活动需要能量，能量依赖于体内营养物质的氧化分解，在氧化分解过程中需要不断消耗氧气。健康成年人静息状态下机体维持正常氧化代谢每分钟的耗氧量为200～300ml，而人体中氧气的储备极少，包括功能残气量在内，体内氧仅约1.5L，只够维持数分钟的氧供。这就需要机体呼吸器官必须随时摄取大气中的氧气。吸入的氧气通过呼吸道到达肺泡，在肺泡内借助肺泡膜两侧的氧分压差弥散入血。氧在血液中存在两种状态：大部分氧与红细胞内的血红蛋白结合形成氧合血红蛋白（HbO2），另一种是游离的氧分子直接溶解在血液中，即物理溶解的氧。正常人每100ml血液约含物理溶解的氧0.3ml，仅占2%，而化学结合氧19.5ml，占98%。因此HbO2是正常情况下组织氧供的主要氧源。在氧供充足时组织细胞进行有氧代谢，可使1mol葡萄糖完全氧化还原为水和二氧化碳，产生38个ATP，提供1272kJ可利用的能量，来满足机体能量的需要。血液作为载体将氧源源不断的运送至全身组织，再将组织代谢产生的二氧化碳带回肺循环，随呼出气体排出体外。这就构成机体完整的呼吸生理过程。
（二）缺氧的概念和临床表现
正常健康成人动脉血氧分压（PaO2）在80～100mmHg，动脉血氧饱和度（SaO2）可达95%以上，能够保证组织正常代谢的氧供。当PaO2低于80mmHg称为低氧血症，如果PaO2不低于60mmHg时，尚可通过机体一定的代偿功能，保证SaO2在90%以上，可以维持组织代谢的氧需。当PaO260mmHg时，SaO2会明显降低导致组织供氧不足，此时称为缺氧。缺氧与低氧血症是互不相同又相互联系的两个概念。一般按病因将缺氧分为四型：①低氧血症性缺氧。②循环性缺氧。③贫血性缺氧。④组织中毒性缺氧。其中低氧血症性缺氧最多见，是呼吸系统疾病引起缺氧的原因，又称呼吸性缺氧。
理论上反映组织缺氧最好的指标是混合静脉血氧分压（PVO2），正常值为35～45mmHg，如果PVO2降低说明组织氧供不足即缺氧。由于PVO2的测量需在右心房或肺动脉取血，难以常规采用，因此临床上常以PaO2和SaO2结合临床表现来估计缺氧情况，并将缺氧分为轻、中、重三度，轻度缺氧PaO2＞50mmHg，SaO2＞85%，可无紫绀出现；中度缺氧PaO240～50mmHg，SaO275%～85%，可出现发绀；重度缺氧PaO240mmHg，SaO2＜75%，可有显著发绀。发绀是还原型血红蛋白增多所致，发绀的程度是判断缺氧的一个重要标志，但发绀又受血红蛋白含量、皮肤色素及循环功能等多种因素的影响。
一旦组织细胞内缺氧，将无法维持正常的有氧代谢，而葡萄糖的无氧酵解，产生的能量仅为有氧代谢时的1/19，远不能满足机体的需要，细胞膜钠泵失调，细胞内代谢紊乱，出现水肿、酸中毒，引起一系列病理生理改变。一般在早期或轻、中度缺氧，反射性引起呼吸急促，辅助呼吸肌活动加强以及红细胞增多等来代偿，如果缺氧不能及时纠正，将造成全身各系统器官代谢紊乱和功能障碍。脑组织耗氧量占全身的1/5～1/4，对缺氧最敏感。患者可出现注意力不集中、神情淡漠、嗜睡或欣快、谵妄等智力和神志改变，如果严重缺氧不能及时纠正可导致昏迷甚至死亡。心肌细胞对缺氧也很敏感，早期反射性地引起心率增快、心排血量增加、血压升高，持续缺氧将抑制心肌收缩力，心率减慢、心排血量减少、血压下降。缺氧影响到心脏传导系统可出现心律失常，甚至心搏骤停。缺氧还可直接引起肺动脉血管收缩，导致肺动脉高压，右心室肥大，右心衰竭。缺氧对肝肾也有明显的损害。长期严重缺氧可使全身脏器功能衰竭导致死亡。
（三）氧疗的作用(https://www.daowen.com)
氧气治疗是通过给予缺氧患者较高浓度的氧气吸入，提高肺泡内氧分压（PAO2），加大肺泡膜两侧氧分压差，促进氧由肺泡向肺毛细血管内的弥散，提高动脉血氧分压和动脉血氧饱和度，增加血循环向组织运送的氧量，改善组织缺氧，为营养物质的氧化分解代谢供能的过程提供足够的氧。
呼吸系统疾病所致的低氧主要原因包括呼吸道、肺部疾患导致的肺泡通气不足、弥散功能障碍、通气/血流比例失调、右向左分流增加等。
1.肺泡通气不足。氧疗的直接作用在于提高肺泡氧分压。由于肺泡内氧分压与吸入氧浓度是平行的，当吸氧浓度（FiO2）30%时，PAO2比呼吸空气时要高60mmHg。对于气道阻塞如COPD所致的急慢性肺泡通气不足引起的低氧血症，一般稍提高FiO2即可使PAO2有明显的升高。但是需要注意的是此时吸氧不能缓解二氧化碳潴留，所以改善通气也很重要。
2.弥散功能障碍。肺间质性疾病、肺水肿等患者肺内呼吸面积减少、弥散距离增大或间质发生胶原改变，均影响弥散功能。因为氧的弥散功能仅为二氧化碳的1/20，所以弥散障碍往往只导致单纯缺氧。吸入氧气，即可升高PAO2，加大肺泡膜两侧氧分压差，使氧的弥散量增加。当FiO2为30%时，弥散氧量可比吸入空气时增加一倍。一般弥散障碍所致的低氧血症，吸入中等浓度（35%～45%）的氧即可缓解缺氧。
3.通气/血流比例失调。氧疗能提高通气/血流（V/Q）比例失调时通气不足的肺泡氧分压，使PaO2升高，对于各种肺泡性肺炎、ARDS、支气管哮喘等疾病导致的通气/血流（V/Q）比例失调也有较好的疗效。
4.右向左分流增加。吸氧对于肺内血液分流所致的低氧血症效果最差，若分流量超过35%，即使吸入高浓度氧，SaO2也难以升高，但因物理溶解的氧量会增加，也增加了血液循环向组织运送的氧量，所以也有一定的好处。