Existe hipoxia cuando hay una cantidad reducida de oxígeno en los tejidos del cuerpo. La hipoxemia se refiere a una reducción de la PO2 por debajo del rango normal, independientemente de si el intercambio gaseoso está alterado en el pulmón, el CaO2 es adecuado o existe hipoxia tisular. Existen varios mecanismos fisiológicos potenciales para la hipoxemia, pero en los pacientes con EPOC el predominante es el desajuste V/Q, con o sin hipoventilación alveolar, como indica la PaCO2. La hipoxemia causada por el desajuste V/Q, tal y como se observa en la EPOC, es relativamente fácil de corregir, por lo que sólo se requieren cantidades comparativamente pequeñas de oxígeno suplementario (menos de 3 L/min para la mayoría de los pacientes) para la LTOT. Aunque la hipoxemia normalmente estimula la ventilación y produce disnea, estos fenómenos y los demás síntomas y signos de hipoxia son lo suficientemente variables en los pacientes con EPOC como para tener un valor limitado en la evaluación del paciente. La hipoxia alveolar crónica es el principal factor que conduce al desarrollo de cor pulmonale -hipertrofia ventricular derecha con o sin insuficiencia ventricular derecha manifiesta- en los pacientes con EPOC. La hipertensión pulmonar afecta negativamente a la supervivencia en la EPOC, en una medida paralela al grado de elevación de la presión arterial pulmonar media en reposo. Aunque la gravedad de la obstrucción del flujo aéreo medida por el VEF1 es la mejor correlación con el pronóstico general de los pacientes con EPOC, la hipoxemia crónica aumenta la mortalidad y la morbilidad para cualquier gravedad de la enfermedad. Los estudios a gran escala de LTOT en pacientes con EPOC han demostrado una relación dosis-respuesta entre las horas diarias de uso de oxígeno y la supervivencia. Hay razones para creer que el uso continuo de oxígeno las 24 horas del día en pacientes adecuadamente seleccionados produciría un beneficio de supervivencia incluso mayor que el mostrado en los estudios NOTT y MRC.