甲狀腺是人體重要的內分泌器官，最主要的作用是合成、儲存和分泌甲狀腺激素，其次甲狀腺還分泌降鈣素。甲狀腺激素的調節和其他所有內分泌系統的調節一樣，經過下丘腦-垂體-靶腺，進而負反饋進行調節(圖1)。甲狀腺激素的功能是提高機體的新陳代謝率，增加氧耗量，促進生長髮育，促使神經系統的分化和成熟。
甲狀腺激素對大腦皮層的成熟尤其對胎兒神經系統的發育、分化和功能完善有著十分重要的作用，在胎兒和新生兒期發生甲狀腺激素不足時，會導致智力低下、耳聾和呆小症；兒童會導致生長遲緩；成人會導致記憶減退、反應遲鈍。因此，妊娠期甲狀腺功能對胎兒的發育有著至關重要的作用。
與T3比較，T4更能真正表現甲狀腺功能
廣義的甲狀腺激素包括甲狀腺素(T4)、三碘甲腺原氨酸(T3)、反三碘甲腺原氨酸(rT3)、二碘甲腺原氨酸(T2)和一碘甲腺原氨酸(T1)。甲狀腺激素在外周血中大部分與甲狀腺結合蛋白結合，發揮生理作用的主要是遊離T4(FT4)和遊離T3(FT3)，而T3的活性是T4的3～4倍。血清中所有的T4都是從甲狀腺分泌的，而血清中T3只有一小部分(10％～20％)是從甲狀腺直接分泌的，絕大多數(80％～90％)是T4在外週轉化而來的。嚴格來說，只有血清T4才能真正表現甲狀腺功能，T3不能真正表現甲狀腺功能。
因此，臨床化驗檢查中，最常用的甲狀腺激素指標為T3、T4、FT3、FT4，T4、FT4的單位較T3、FT3大。臨床中甲狀腺激素相關的另一重要的指標是促甲狀腺素(TSH)，TSH和血液中的甲狀腺激素存在一個反饋調節系統，當甲狀腺分泌甲狀腺激素不足時，會刺激垂體的TSH分泌，升高的TSH刺激甲狀腺分泌更多的甲狀腺激素;當甲狀腺分泌甲狀腺激素過多時，會抑制垂體分泌TSH，減少的TSH會減少甲狀腺激素分泌，從而達到甲狀腺素的調節和穩態。
甲狀腺激素沒有種族差異，不同年齡段也無大的差別，只是老年人的T3水平略低，兒童的T3水平略高，在臨床上沒有太大的意義。值得注意的是，兒童下丘腦-垂體-甲狀腺軸之間的反饋還不夠成熟，TSH在兒童可以表現偏高，是成人的2~4倍。
免疫因素可引起甲狀腺相關疾病，因此，臨床上通過檢測甲狀腺抗體輔助診斷。甲狀腺自身抗體包括甲狀腺過氧化物酶抗體(TPOAb)，甲狀腺球蛋白抗體(TGA)，促甲狀腺素受體抗體(TRAb)和甲狀腺激素抗體(TAb)。TPOAb和TGAb主要用於慢性淋巴細胞性甲狀腺炎(也稱橋本甲狀腺炎)和Graves甲亢(也稱毒性瀰漫性甲狀腺腫)的診斷;TRAb主要用於甲亢的病因學診斷。
其他臨床較為常用的甲狀腺指標為甲狀腺球蛋白(Tg)和甲狀腺素結合球蛋白(TBG)。甲狀腺球蛋白測定主要用於對甲狀腺乳頭狀癌和甲狀腺濾泡癌術後的追隨。甲狀腺素結合球蛋白主要在妊娠時測定，因為妊娠期TBG增多，血清總T3也相應增多，結合FT3可輔助明確是否合併甲亢，故臨床上一般不作常規測定。
FT3和FT4為判斷為否合併妊娠期甲亢的主要指標
妊娠期機體基礎代謝率增大，甲狀腺血運豐富、腺泡增生，甲狀腺代償性增生，而由於血容量增大血液稀釋、腎臟濾過大、排碘增多造成“碘飢餓”，因此孕期合理的碘攝入很重要，WHO建議孕期和哺乳期攝碘量250 μg/日。
妊娠期血清絨毛膜促性腺激素(HCG)與TSH有類似的亞單位，可刺激TT4和TT3釋放，使得血清總T4(TT4)和TT3增加，TT4水平是非妊娠時的1.5～2倍，而肝臟生成甲狀腺素結合蛋白(TBG)水平是非妊娠時的2～3倍，因此，血清FT4和FT3水平並不增加，FT3和FT4是判斷是否合併妊娠期甲亢的主要指標。
妊娠期生理變化導致母親甲狀腺素的需求增加，碘缺乏及慢甲炎導致相對性的FT4不足，TSH增加，容易出現亞甲減。孕婦TSH不能通過胎盤，甲狀腺素可通過，早孕期胎兒自身尚不能合成T4，因此，母體的甲狀腺素對胚胎早期的腦發育過程至關重要，推薦的血清TSH水平的正常上限為早孕期2.5 mU/L，中晚孕期3.0 mU/L。
早孕期胚胎的腦發育依賴於母體的甲狀腺激素，動物試驗表明孕鼠早孕期甲減生產的幼鼠不可逆的腦發育不良，在人類觀察性研究也發現母親臨床甲減常出現不良妊娠結局，妊娠期甲狀腺功能篩查應得到充分的重視。
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