¿Por qué la sangre pobre en oxígeno de una vena después de la hemodiálisis se inyecta en una arteria, teniendo en cuenta que la concentración de oxígeno en la sangre no se altera durante el proceso?

No lo es Realmente no importaría si lo fuera, ya que la cantidad inyectada por minuto no diluiría mucho la sangre arterial, pero es mucho más fácil infundir líquidos en las venas que en las arterias.
Es posible que esté pensando en la fístula arteriovenosa artificial que muchos pacientes tienen para facilitar la conexión repetida.

No creo que tengas razón. La hemodiálisis puede ocurrir a través de una cánula grande (en la que se toma sangre de una vena y se devuelve a una vena tal como la vena yugular) o a partir de una fístula de diálisis creada quirúrgicamente. La fístula de diálisis es una arteria conectada deliberadamente a una vena, por ejemplo, en el antebrazo. En sus términos más simples, la sangre se toma de una arteria y se devuelve a una vena.