发绀是由于血液中还原血红蛋白的绝对量增加所致。还原血红蛋白浓度可用血氧的未饱和度来表示。医学教育、网收集，整理正常血液中含血红蛋白为15g／dl，能携带20容积％的氧，此种情况称为100％氧饱和度。正常从肺毛细血管流经左心至体动脉的血液，其氧饱和度为。96％（19容积％），而静脉血液的氧饱和度为72％～75％（14～15容积％），氧未饱和度为5～6容积％，在周围循环毛细血管血液中，氧的未饱和度平均约为3.5容积％。当毛细血管内的还原血红蛋白超过50g／L（5g／dl）时（即血氧未饱和度超过6.5vol／dl）皮肤黏膜可出现发绀。但临床实践资料表明，此说并非完全可靠，因为以正常血红蛋白浓度150g／L计，50g／L为还原血红蛋白时，提示已有1／3血红蛋白不饱和。当动脉血氧饱和度（Sa02）66％时，相应动脉血氧分压（PaO2）已降低至34mmHg（4.5kPa）的危险水平。事实上，在血红蛋白浓度正常的患者，如SaO2％85％时，发绀已明确可见。但近年来有些临床观察资料显示：在轻度发绀患者中，Sa02>85％占60％左右。此外，假若病人吸入氧能满足120g／L血红蛋白氧合时，病理生理上并不缺氧。而若病人血红蛋白增多达180g／L时，虽然Sa02>85％亦可出现发绀。而严重贫血（Hb<60g／L）时，虽Sa02明显降低，但常不能显示发绀。故而，在临床上所见发绀，并不能全部确切反映动脉血氧下降的情况。