Легочная энцефалопатия в основном вызывается гипоксией и задержкой углекислого газа.
Задержка углекислого газа может вызвать гиперкапнию, а дыхание пациентов, страдающих от хронической гиперкапнии, поддерживается в основном за счет стимуляции гипоксии. При вдыхании высоких концентраций кислорода и снятии гипоксического состояния стимулирующее влияние гипоксии на дыхательный центр исчезает, что приводит к затруднению дыхания, увеличению задержки углекислого газа и ухудшению состояния пациента.