Medizinischer Sauerstoff wird in mehreren Schritten hergestellt. Flüssig-Sauerstoff (-182,97 °C) wird nach den strengen Anforderungen des Europäischen Arzneibuches für Sauerstoff durch Luftzerlegung gewonnen. Zertifizierte Hersteller, die eine Herstellungserlaubnis für dieses Fertigarzneimittel besitzen, dürfen dieses Produkt bereits als solches vertreiben oder weiterverarbeiten. Im nächsten Schritt wird der flüssige medizinische Sauerstoff über Verdampferanlagen zu Gas verdampft und über Verdichter in spezielle Druckgasflaschen abgefüllt.

Sauerstoff ist einer der Hauptbestandteile der Luft, ca. 21 %, und ist für die Aufrechterhaltung unserer Lebensfunktionen notwendig. Bereits nach wenigen Minuten Ausfall der Atmung können irreversible Schäden an Organen auftreten. Während Operationen wird die Atmung künstlich mit Luft, Sauerstoff oder anderen Atemgasen aufrechterhalten.

Hauptanwendungsgebiet für medizinischen Sauerstoff ist die Hypoxie, d. h. Sauerstoffmangel, der eine Unterversorgung lebenswichtiger Organe mit Sauerstoff zur Folge hat. Anzeichen für eine O2 Unterversorgung sind eine fahle, gräulich bis bläuliche Hauttönung. Es kann zu Bewusstseinseintrübungen kommen, verbunden mit Schwäche bis hin zur Ohnmacht. In vielen Fällen liegen dieser Hypoxie andere Erkrankungen zugrunde und die Sauerstofftherapie dient als vorübergehende Massnahme der Symptombekämpfung, bis die Krankheitsursache diagnostiziert und beseitigt wurde. In vielen Fällen werden Betroffene jedoch für lange Zeit nicht ohne dieses Arneimittel auskommen können.

Die arterielle Sauerstoffspannung ist einer der wichtigsten Parameter zur Bestimmung, ob unser Körper ausreichend mit Sauerstoff versorgt ist. Der Wert dieses Parameters wird im Körper von Chemorezeptoren des Glomus Caroticum, eines kleinen, knötchenförmigen Organes an der Halsschlagader, registriert und an das Gehirn weitergeleitet. Von hier erfolgt die Steuerung der Atmungsfrequenz, damit die arterielle Sauerstoffspannung im optimalen Bereich gehalten wird. Sauerstoff wird zusammen mit der Atemluft in den Respirationstrakt adsorbiert und gelangt über das Blut bis zu den energieproduzierenden Zellorganellen. Der größte Sauerstoffanteil wird im Blut chemisch an Hämoglobin gebunden.

Ursächlich verantwortlich für Sauerstoffmangel können sein:

- Gefässverengungen
- Herzkrankheite, wie z. B. Herzinsuffizienz
- Lungenkrankheiten
- Anämie
- Assimilationsstörung von O2 in den Zellen
- Thrombosen
- Schlafmittelvergiftung
- Alkoholvergiftung
- Gasvergiftung
- Atmung in dünner Höhenluft über ca. 3.000 Meter

Die Dauer von Sauerstoffgaben ist unmittelbar vom persönlichen Krankheitsbild und der arteriellen Sauerstoffspannung des Patienten abhängig. Die Sauerstoffspannung kann mit einem geeigneten Oxymeter überprüft werden. Sobald ein für den Patienten vertretbarer Wert erreicht wird (70-105mm Hg), muss der prozentuale Anteil des Sauerstoffs continuierlich reduziert werden. Allgemein gilt, dass die Anwendungsdauer hochkonzentrierten medizinischen Sauerstoffs so kurz wie möglich zu halten ist.

Vorsicht geboten ist bei der Beatmung mit Sauerstoff, wenn Patienten an einer chron. Lungenerkrankung (COPD) mit erhöhtem CO2-Partialdruck leiden. Das plötzliche Überangebot an reinem Sauerstoff kann bei ihnen zur CO2-Narkose und nachfolgendem Atemstillstand führen. Generell gilt, dass medizinischer Sauerstoff nicht ohne ärzliche Aufsicht über längere Zeit eingenommen werden darf, da sonst schwere Schädigungen des Organismus auftreten können. Reiner Sauerstoff kann zu Problemen aufgrund von Verdrängung von Kohlendioxid aus den Gefäßen, wie auch zu nichterwünschter Intensivierung der Hirnaktivität im Hypothalamus führen. Diesen negativen Folgen kann durch den Zusatz von Kohlendioxid begegnet werden.

Medizinischer Sauerstoff als anerkanntes Arzneimittel gegen Kopfschmerzen

Empfehlungen der Weltgesundheitsorganisation zufolge ist die Behandlung mit medizinischem Sauerstoff zur Behandlung von Cluster-Kopfschmerz-Attacken geeignet. Einer 2007 durchgeführten klinischen Studie an Cluster-Kopfschmerzpatienten zufolge konnten 78% durch Beatmung mit ca. 12 Liter pro Minute ihre Schmerzattacken innerhalb von 15 Minuten beenden. Der Versuch wurde parallel mit Druckluft als Placebo durchgeführt; hier konnten 20 % der Attacken beendet werden.

Weitere Organisationen haben sich dieser Empfehlung angeschlossen: die European Headache Federation, die dt. Ges. für Neurologie, die dt. Migräne und Kopfschmerz Gesellschaft, wie auch der Medizinische Dienst der Krankenversicherungen.

Medizinischer Sauerstoff ist hauptsächlich lieferbar als verdichtetes Gas in Druckgasflaschen. Das Gas ist auf ca. 200 bar komprimiert und es muss ein Druckminderer zur Entnahme verwendet werden. Über die Atemmaske kann die Therapie erfolgen. Weitere Lieferformen für Sauerstoff sind flüssig in ortsfesten Behältern, sowie flüssig in mobilen Behältern. Beschaffung des Gases erfolgt auf ärzliche Anweisung über Gasefirmen wie zum Beispiel Linde Gas Therapeutics.