Ziekteprocessen kunnen diffusie, ventilatie en perfusie echter dermate beïnvloeden dat de ademhaling tekortschiet, waardoor een verhoging van de arteriële koolzuurspanning (hypercapnie) kan optreden. Er is dan sprake van respiratoire insufficiëntie. De toegenomen koolzuurspanning in het bloed zal een verzuring (acidose) tot gevolg hebben.