甲状腺素（T4）全部由甲状腺分泌，而三碘甲腺原氨酸（T3）仅有20%直接来自甲状腺，其余约80%在外周组织中由T4经脱碘代谢转化而来。T3是甲状腺激素在组织实现生物作用的活性形式。

　　正常情况下，循环中T4约99.98%与特异的血浆蛋白相结合，包括甲状腺素结合球蛋白（TBG）（占60-75%）、甲状腺素结合前白蛋白（TBPA）（占15-30%）以及白蛋白（ALB）（占10%）。循环中T4仅有0.02%为游离状态（FT4）；循环中T3的99.7%特异性与TBG结合，约0.3%为游离状态(FT3)。结合型甲状腺激素是激素的贮存和运输形式；游离型甲状腺激素则是甲状腺激素的活性部分，直接反映甲状腺的功能状态，不受血清TBG浓度变化的影响。结合型与游离型之和为总T4（TT4）、总T3（TT3）。

　　正常成人血清TT4水平为64-154nmol/L（5-12µg/dL），TT3为1.2-2.9nmol/L（80-190ng/dL），不同实验室及试剂盒略有差异。目前多采用竞争免疫测定法，趋势为非核素标记（标记物为酶医学教|育网|收集整理、荧光或化学发光物质）替代放射性核素标记。

　　正常成人血清FT4为9-25pmol/L（0.7-1.9µg/dL），FT3为2.1-5.4pmol/L（0.14～0.35µg/dL），不同方法及实验室测定结果差异较大。将游离型激素与结合型激素进行物理分离（半透膜等渗透析、超滤、柱层析等）后行高敏感免疫测定被认为是本测定的金标准，但技术复杂，测定成本昂贵，不能在临床普遍使用。目前大多数临床实验室测定FT4和FT3所采用的方法并非直接测定游离激素，其测定结果在某种程度上仍受甲状腺激素结合蛋白浓度的影响，所以称之为“游离激素估计值（Free Hormone Estimate）”。

　　血清TT4、TT3测定是反映甲状腺功能状态最佳指标，它们在甲状腺功能亢进症（甲亢）时增高，甲状腺功能减退症（甲减）时降低。一般而言，二者呈平行变化。但是在甲亢时，血清TT3增高常较TT4增高出现更早，对轻型甲亢、早期甲亢及甲亢治疗后复发的诊断更为敏感，T3型甲亢的诊断主要依赖于血清TT3测定，TT4可以不增高。而在甲减时，通常TT4降低更明显，早期TT3水平可以正常；而且，许多严重的全身性疾病可有TT3降低（甲状腺功能正常的病态综合征，ESS）。因此TT4在甲减诊断中起关键作用。如上所述，凡是能引起血清TBG水平变化的因素均可影响TT4、TT3的测定结果，尤其对TT4的影响较大，如妊娠、病毒性肝炎、遗传性TBG增多症和某些药物（雌激素、口服避孕药、三苯氧胺等）可使TBG增高而导致TT4和TT3测定结果假性增高；低蛋白血症、遗传性TBG缺乏症和多种药物（雄激素、糖皮质激素、生长激素等）则可降低TBG，使TT4和TT3测定结果出现假性降低。有上述情况时应测定游离甲状腺激素。

　　理论上讲，血清FT4和FT3测定不受TBG浓度变化影响，较TT4、TT3测定有更好的敏感性和特异性。但因血中FT4、FT3含量甚微，测定方法学上许多问题尚待解决，测定结果的稳定性不如TT4、TT3。此外，目前临床应用的任何一种检测方法都尚不能直接测定真正的游离激素。血清TBG明显异常、家族性异常白蛋白血症、内源性T4抗体及某些非甲状腺疾病（如肾功能衰竭）均可影响FT4测定。药物影响也应予注意，如胺碘酮、肝素等可使血清FT4增高；苯妥英钠、利福平等可加速T4在肝脏代谢，使FT4降低。所以，TT4、TT3的测定仍然是判断甲状腺功能的主要指标。