Nejdůležitější veličinou, se kterou se v hyperbaroxii setkáváme, je tlak. Lze jej definovat jako účinek síly, působící na jednotku plochy. Hlavní jednotkou tlaku je 1 Pa (Pascal). Člověk je ve svém životním prostředí vystaven tlaku okolního prostředí. Normální tlak při hladině moře je 101 kPa. HBO využívá prakticky fyzikálních zákonů, které platí pro plyny a tekutiny:
Při adiabatické dekompresi (Joule-Thompsonův efekt) se vzduch v hyperbarické komoře ochlazuje, stoupá relativní vlhkost, za extrémních podmínek a absenci účinné klimatizační jednotky s dosažením tzv. rosného bodu (dosažením 100% relativní vlhkosti a kondenzací přebytečné vody ve formě kapiček mlhy).
Samotné účinky vyšších tlaků při hyperbaroxii se projevují v oblasti stlačitelnosti plynů, jejich rozpustnosti a difúzi v tělesných tekutinách a změně jejich fyzikálně-chemického chování při vyšších parciálních tlacích. Existují 2 základní patofyziologické principy hyperbaroxie. První z nich spočívá v mechanickém efektu, spočívajícím v redukci velikosti bublin u pacientů s různými formami dekompresní nemoci či vzduchové embolie. Druhý je způsoben mnohonásobným zvýšením parciálního tlaku kyslíku ve tkáních s prodloužením jeho difúzní vzdálenosti, zvýšením množství fyzikálně rozpuštěného kyslíku v plazmě (viz výše) a transportem do tkání postižených ischémií a hypoxií.
Podání kyslíku za podmínek vyššího atmosférického tlaku však neznamená pouze aplikaci „většího množství substrátu“ ve srovnání s podáním za normálního atmosférického tlaku, jak je často nesprávně chápáno, ale HBO má mnoho jedinečných a jinou medikací či lékařskou metodou nenahraditelných efektů včetně signálního efektu vůči DNA (transkripce) s ovlivněním mnoha buněčných procesů (exprese hormonů, enzymů, faktorů, upregulace receptorů). Bylo zjištěno, že během 24 hodin po aplikaci HBO dochází k významnému ovlivnění více než 8100 genů, přičemž upregulovány jsou antioxidační, protektivní (hemoxygenáza 1, proteiny tepelného šoku – HSP), protizánětlivé geny a geny pro růstové a reparační faktory a hormony, zatímco geny prozánětlivé a apoptotické geny jsou downregulovány. Hyperbarická hyperoxie přináší několik desítek efektů a změn nejen v oblasti transportu a metabolismu kyslíku, ale také na kardiovaskulární, respirační, neurologické, metabolicko-biochemické, imunitní a enzymatické úrovni. Dochází k vasokonstrikci cév, snížení krevního průtoku a snížení otoku. Je stimulována neovaskularizace, stimulace fibroblastové proliferace a tkáňové reparace, produkce kolagenu, posílení a urychlení granulace, epitelizace, urychlení demarkace mezi nekrotickou a živou tkání, což vede k urychlenému hojení problematických ran. Byly popsány četné efekty hyperoxie a hyperoxygenace ve vztahu k infekci a systémové zánětlivé odpovědi. HBO má vliv na metabolismus mikrobů především díky produkci reaktivních kyslíkových substancí. Je zesílen „respirační burst“ leukocytů, tedy prudké zvýšení spotřeby kyslíku s produkcí reaktivních kyslíkových substancí a následným usmrcením fagocytovaných baktérií, čímž se zlepšuje proces fagocytózy a obranyschopnost organismu. Adekvátní parciální tlak kyslíku je primární pro efekt některých antimikrobiálních látek. Byl popsán synergický efekt s působením některých antibiotik (např. aminoglykosidy, sulfonamidy), baktericidní efekt vůči striktním anaerobním bakteriím, zastavení tvorby alfa toxinu bakterie Clostridium perfringens apod. HBO způsobuje down-regulaci prozánětlivých cytokinů. Dochází k snížení vzájemné interakce aktivovaných polymorfonukleárů s endotelem kapilár downregulací adhezivních molekul CD11 a CD18 a adhezivních molekul endotelu typu ICAM-1 a P-Selektinu.
Kontraindikace k HBO je obecně definována jako stav, který znemožňuje bezpečné provedení léčby, eventuálně by jejím provedením za jistých okolností mohlo dojít ke zhoršení zdravotního stavu pacienta, až s následkem smrti. Rozdělení na absolutní a relativní může být velmi zavádějící, protože kontraindikace je v některých případech nutno hodnotit individuálně a s ohledem na indikaci a urgentnost léčby je vždy nutné zvažovat poměr přínosu léčby a rizika z ní plynoucího. Jako příklad lze uvést, že katarální zánět horních dýchacích cest pravděpodobně bude znamenat v danou chvíli kontraindikaci s odložením léčby HBO v řádu 10 dnů, pokud indikací k aplikaci HBO bude měsíce trvající obtížně se hojící chronický kožní defekt či jiný stav, kde nebude hrozit nebezpečí z prodlení. V kontrastu s tím by léčba HBO u závažného život ohrožujícího stavu (např. u dekompresní choroby, vzduchové embolie či těžké intoxikace CO)mměla být realizována po provedení příslušných preventivních a léčebných opatření (oboustranná paracentéza v režii specialisty ORL).
Vzrůstá počet pacientů léčených v HBO, kteří mají implantovaný kardiostimulátor (KS) nebo kardiostimulátor-defibrilátor (ICD). Tyto přístroje by měly být testovány dle technické normy ČSN EN 45502-1 (dle které musí přístroje odolat po dobu 1 hodiny absolutním tlakům 70 kPa až 150 kPa). Jelikož je při HBO používán vyšší atmosférický tlak, zpravidla 2.0-2.8 ATA (200-280 kPa, 10–18 metrů pod vodní hladinou), je nutno postupovat přísně individuálně. V okamžiku rozhodnutí v akutní i chronické indikaci k HBO by mělo být známo, jaký model přístroje má pacient v těle implantovaný. Velmi často pacienti u sebe nemají legitimaci přístroje a ani indikující ošetřující lékař, ani rodina nezná typ implantovaného stimulátoru. Ke zjištění typu přístroje může pomoci RTG v předozadní projekci se zaměřením a zvětšením v oblasti stimulátoru. Současné přístroje jsou označeny tzv. X ray symbolem, podle kterého lze zjistit, o který typ přístroje se jedná (např. kardiostimulátory Evia a Effecta společnosti Biotronik jsou označeny kódem BIO SF). Dle recentních informací zjištěných u výrobců techniky či distributorů chybí jednoznačné vyjádření k možnosti aplikace HBO při zvýšeném atmosférickém tlaku 2.0-2.8 ATA u následujících typů přístrojů: Altru, Teligen, Cognis (výrobce Guidant, CPI), u všech typů přístrojů Medico Italia a dále u některých přístrojů firmy Biotronik vyrobených po roce 2014.
Léčba hyperbarickým kyslíkem je obecně považována za bezpečnou léčebnou proceduru, přesto však existují určitá rizika a vyskytují se určité komplikace a vedlejší účinky, které v některých případech neumožňují léčbu vůbec realizovat. Výše uvedené má souvislost s tlakovými změnami, aplikací kyslíku nebo jejich kombinací. Dlouhodobá inhalace kyslíku může být potenciálně toxická.
Kyslík může být za jistých okolností a stavů toxický vůči všem buňkám, tkáním a orgánům v závislosti na celkové dávce, dané parciálním tlakem kyslíku, délkou a počtem expozic. Mechanismus toxicity vyplývá ze zvýšené tvorby reaktivních kyslíkových (superoxid, hydroxylový radikál) a dusíkatých radikálů (oxid dusnatý, peroxodusitan) a z následného poškození buněčných membrán a tkání mechanismem peroxidace (aminokyselin, tuků, DNA). Výsledný stav je dán poměrem vytvořených radikálů a na druhé straně stavem antioxidačních mechanismů.
Antioxidační mechanismy tvoří enzymatické i neenzymatické systémy: superoxid dismuttáza, kataláza, glutathion peroxidáza a reduktáza, z neenzymatických pak glutathion, selen, taurin, vitamíny E a C. Důležitou roli zde hrají určité adaptační schopnosti organismu. Během expozice HBO sice dojde k určitému poškození výše uvedených struktur, současně však dojde k rychlému nastartování ochranných procesů na buněčné a podbuněčné úrovni – zvýšené aktivitě antioxidačních mechanismů, expresi transkripčních faktorů, tvorbě ochranných bílkovin typu HSP (proteiny tepelného šoku), HO-1 (hem oxygenáza-1) apod. Výsledkem těchto procesů je reparace (rychlá oprava poškozených úseků ve šroubovici DNA), nebo rychlé odstranění ireverzibilně poškozených buněk procesem apoptózy a současné vytvoření ochranných mechanismů proti dalšímu poškození.
Toxicitu mohou také ovlivnit jisté stavy či medikace (kortikoidy, insulin, adrenalin, noradrenalin, retence CO2, horečka). Prevencí je dodržení léčebného režimu a stanoveného počtu expozic. Z klinického hlediska jsou nejdůležitější 2 druhy toxicity – plicní a CNS.
