无缺血再灌注损伤是指心肌梗死、脑卒中等缺血性疾病在恢复血液供应后因为受到自由基的攻击，使重新获得血液供应的组织内细胞产生的损伤。在缺血性疾病的抢救和治疗过程中医学家逐渐发现，缺血性疾病组织损伤主要不是来自缺血本身，而是在缺血一段时间后又突然恢复供血时才出现严重损伤。这类损伤称之为缺血再灌注损伤。已经有大量实验研究发现，缺血再灌注损伤发生的重要机制被公认为是缺血后诱导活性氧自由基增多而发生氧化损伤所致，富氢水对防治缺血再灌注损伤是有效的。
1.富氢水对缺血再灌注损伤的治疗效应
多个国家的学者开展了富氢水治疗各种缺血再灌注损伤的大量动物实验，包括大脑缺血、心肌缺血、肝脏缺血、肺脏缺血、肠道缺血、肾脏和视网膜缺血等，当这些组织器官缺血后再灌注时会发生严重的缺血再灌注损伤。观察发现，损伤前、损伤中和损伤后给予实验动物足量的富氢水，可以显著减轻这些组织器官的损伤严重程度，减少组织坏死。目前认为富氢水减轻缺血再灌注损伤的主要机制在于富氢水的选择性清除自由基和抗氧化作用，显著减少氧化损伤标志产物，如DNA氧化损伤终产物8-0HdG 脂质过氧化终产物 MDA和4-HNE等，并且显著减轻病灶组织细胞的凋亡和坏死。
2.富氢水对心脑缺血性疾病的治疗效应
富氢水在治疗脑梗死、心肌梗死、蛛网膜下腔出血、新生儿脑损伤、视网膜缺血等组织器官缺血性疾病方面有作用，可以使组织器官梗死灶面积显著减小，细胞死亡和凋亡的数量显著减少，组织修复加快。目前国内外开展这方面研究的团队和实验报道很多，例如，来自美国的张和教授研究富氢水与脑血管病治疗，单单他一家单位就发表了近20篇论文。总体来说，对细胞和动物治疗效果得到国内外研究者普遍认可。
在人体临床研究方面也取得可喜进展。科研人员已证明注射富氢水生理盐水对脑干中风患者具有显著治疗作用，可改善脑缺血后认知功能。日本10多家医院开展的临床研究发现，吸人2%氢气对心脏骤停导致的脑损伤具有保护作用，可以独立使用富氢水，与低温措施联合应用效果更好。由庆应义塾大学医院危重病医学系铃木教授领衔的小组初步临床研究证明，呼吸2%氢气16小时可以安全用于心脏骤停导致的脑损伤保护。这项研究发现被日本劳动厚生省列入日本先进医疗B类体系。有评论认为，给心跳复苏后的患者饮用富氢水是革命性的新疗法，可以保护患者生命和脑功能，促进患者康复并早日回归社会。
今年7月，日本顺天堂大学的 Hirohisa Ono教授在《卒中与脑血管疾病杂志》上报道吸入富氢水治疗人脑卒中的临床研究结果，共观察50例急性脑梗死患者，其中25例作为富氢水治疗组，另外25例作为不用富氢水的对照组。富氢水治疗组患者不用依达拉奉，换成饮用富氢水，连续饮用7天；对照组不饮用富氢水，采用依达拉奉等常规治疗。结果发现富氢水治疗组的多项指标明显优于对照组患者，主要表现在：血氧饱和度增加，脑组织坏死程度相对较轻，判断患者病情严重程度的临床评分指标明显优于治疗组，功能恢复也明显好于对照组。显示出用富氢水治疗脑卒中，不仅安全无毒副作用，而且能促进患者脑损伤的恢复，有一定的治疗价值。
3.富氢水在器官移植保护方面的作用
器官移植过程中也存在着缺血再灌注情况，经常造成移植器官的炎症、功能障碍，甚至器官衰竭等。富氢水对缺血再灌注损伤的防治作用亦可用于器官移植，作为移植器官的保护剂使用。
来自美国匹兹堡大学的Nakao教授首次报道连续饮用富氢水可预防大鼠小肠移植后的蠕动障碍，显著增强空肠平滑肌的收缩性，缓解肠黏膜形态学损伤。随后他们又证明饮用富氢水对心脏移植、肺移植、肾移植均有防护作用，显著减轻移植后器官的损伤。他们提出富氢水的这种保护，除了抗氧化作用以外，可能与诱导抗氧化酶和增强机体抗炎症作用有关系。
第二军医大学附属长海医院胸外科的专家也研究发现，只要把富氢水溶解到器官保存液中，待移植心脏细胞凋亡蛋白基因表达水平显著下降，氧化损伤显著减轻，体外4℃下保存心脏，复温后给富氢水的心脏恢复跳动的时间比没有用富氢水的心脏缩短了75%， 大大加快了心脏复苏的速度，心脏保存的效果明显提高，指出富氢水在移植前后均可保护脏器。
