Datorită persistenței și incidenței continue a retinopatiei de prematuritate (ROP), orice copil situat într-un ambient cu concentrație crescută de oxigen trebuie să aibă monitorizată presiunea parțială a oxigenului sau saturația în oxigen. Au fost notate modificări retiniene la copii la care presiunea PaO₂ nu depășea 100 mm Hg.

Un copil bolnav care nu are un cateter arterial intern ar trebui să aibă monitorizată presiunea arterială a PaO₂ prin puncție arterială, prin folosirea unui cateter arterial periferic sau  cu monitorul transcutanat pentru PO₂. O alternativă acceptabilă va fi pulsoximetria continuă cu limita superioară a saturației sub 90%, dar atenția ar trebui îndreptată pentru prevenirea expunerii la o cantitate mare de O₂. Dacă se nasc întrebări cu privire la nivelul potrivit al saturației de O₂, ar trebui efectuată o puncție arterială periferică.

Frecvența probelor depinde de starea clinică și de acuratețea altor monitoare. De obicei, o modificare în setările respiratorii sau CPAP ar trebui să fie urmată de o probă capilară arterială între 15 minute și o oră. Uneori când dorim o puncție arterială periferică ar trebui notat locul puncției arteriale deoarece mulți copii au șunt dreapta-stânga prin canalul arterial, ceea ce ar putea afecta interpretarea probelor.

Probele de sânge recoltate prin puncție arterială periferică sau utilizând un cateter arterial intern necesită 0,1 mL de sânge. Dacă în laboratorul secției de terapie intensivă neonatală se pot efectua electroliții, calciul ionic, hematocritul, se vor recolta 0,3 mL de sânge. O seringă pentru vaccinarea BCG ar trebui heparinată prin extragerea a 0,1-0,2 mL soluție de heparină 100 U/mL care va acoperi suprafața acesteia, îndepărtând restul. Heparina excesivă lăsată în seringă va dilua proba scăzând pH-ul probei și totodată pCO₂. Dacă utilizarea seringii cu sânge se va face pentru alte analize de laborator, incluzând hematocritul, nu se va folosi heparina și trebuie anunțat laborantul care efectuează analizele gazelor sanguine pentru a efectua proba imediat.

Deși nu este folosită frecvent în secțiile de terapie intensivă neonatală puncția arterială poate fi efectuată cu relativă ușurință folosind artera radială, temporală, tibială posterioară sau pedioasa dorsală. Artera brahială și artera femurală ar trebui folosite numai în situații de urgență, datorită complicațiilor care pot surveni. Se pot plasa catetere interne în artera radială, tibială posterioară sau pedioasă dorsală, dar nu ar trebui plasate în artera temporală sau artera brahială.

Se va pregăti locul puncției folosind trei comprese sterile cu alcool și se vor purta mănuși sterile potrivite. Ochelarii de protecție sunt de asemenea recomandați. Artera va fi cu ușurință palpată sau vizualizată prin transluminare. Dacă este folosită artera radială, înainte de puncție ar trebui efectuat testul Allen. Se va  folosi pentru mână un suport pentru a preveni dorsiflexia extremă a încheieturii, care ar face procedeul mult mai dificil. Va fi folosit un ac cu calibrul 25G cu TB sau o seringă de 3mL. Bizoul  va fi orientat superior de tegumente, exceptând arterele superficiale. Unghiul de inserție ar trebui să  fie de 25° pentru cele superficiale și de 45° pentru cele profunde, împotriva fluxului arterial. Sângele ar trebui să curgă spontan sau printr-o blândă aspirație.

După îndepărtarea acului se aplică o compresiune continuă timp de 5 minute, având grijă să nu se strângă excesiv cu vârful degetelor. Dacă astfel se poate preveni apariția hematomului, artera poate fi folosită de mai multe ori. După procedură mâna trebuie observată timp de 15-20 de minute deoarece există posibilitatea apariției spasmului arterial.