Gagal napas akut dapat disebabkan oleh apa pun yang mengakibatkan pertukaran gas yang tidak memadai di paru-paru. Ketika seseorang bernafas, karbon dioksida (CO2) diserap keluar dari aliran darah oleh paru-paru, dan oksigen diserap ke dalam darah; Pertukaran gas yang tidak memadai menghasilkan kadar karbon dioksida yang tinggi atau kadar oksigen yang rendah dalam darah. “Akut” mengacu pada ketidakseimbangan yang berkembang sangat cepat, mulai dari beberapa menit hingga satu jam. Gagal napas akut dapat disebabkan oleh cedera, penyakit, atau masalah dengan aliran darah.
Penyebab gagal napas akut diklasifikasikan sebagai hipoksemia atau hiperkapnia. Kegagalan hipoksemia, yang dikenal sebagai kegagalan pernapasan tipe 1, mengacu pada penyebab yang menurunkan jumlah oksigen dalam darah ke tekanan yang lebih rendah dari 60 milimeter merkuri (mmHg). Tekanan normal oksigen dalam darah berkisar antara 85 hingga 100 mmHg. Penyebab utama gagal napas akut hipoksemia adalah perdarahan atau penumpukan cairan di paru-paru.
Hypercapnic, atau kegagalan pernapasan tipe 2, disebabkan oleh penumpukan karbon dioksida dalam darah. Tekanan karbon dioksida normal dalam darah berkisar antara 35 hingga 45 mmHg; kadar hiperkapnia lebih tinggi, di atas 50 mmHg. Penyebab utama gagal napas akut hiperkapnia termasuk kehilangan kesadaran, penyakit paru-paru, dan hipoventilasi atau laju pernapasan yang rendah.
Beberapa jenis penyakit paru-paru dapat menyebabkan gagal napas akut tipe 1 dan tipe 2. Pneumonia dan cystic fibrosis menyebabkan paru-paru terisi cairan. Emfisema dan asma berat dapat mengakibatkan akumulasi CO2 karena paru-paru atau sel-sel paru-paru tersumbat. Dalam setiap kondisi ini, kadar oksigen darah habis dan CO2 tidak dapat dilepaskan dari darah.
Kondisi yang membatasi aliran darah ke paru-paru, seperti emboli paru, juga mengakibatkan pertukaran gas yang tidak memadai. Emboli paru adalah penyumbatan arteri paru-paru sehingga darah tidak dapat mencapai sel paru-paru untuk menukar karbon dioksida dengan oksigen baru. Tingkat karbon dioksida yang tinggi menumpuk di aliran darah, akhirnya mencapai tingkat yang cukup tinggi untuk gagal pernapasan.
Cedera pada bagian tubuh tertentu dapat menyebabkan kegagalan hipokapnia dan hipoksemia. Pukulan parah di kepala atau overdosis alkohol atau obat-obatan dapat mengubah fungsi otak yang mengontrol paru-paru, menurunkan laju pernapasan. Pukulan berat ke dada dapat merusak tulang rusuk atau jaringan paru-paru, yang mengakibatkan pernapasan yang tidak tepat. Jika tulang rusuk yang patah menusuk paru-paru, maka gagal napas akut dapat terjadi karena pendarahan.