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血清游离甲状腺素（FT4）与游离三碘甲状腺原氨酸（FT3）。FT3，FT4是循环中甲状腺激素的活性部分，不受血中TBG变化的影响，直接反映甲状腺功能状态。其敏感性和特异性均明显超过总T3（TT3）、总T4（TT4）。正常值各实验室有差异。血清总甲状腺素（TT4）是判定甲状腺功能最基本的筛选指标。99.95%以上的T4与血清蛋白结合，主要是TBG，TBG受妊娠、雌激素、病毒性肝炎等因素影响而升高，受雄激素、低蛋白血症（严重肝病、肾病综合征）、泼尼松等影响而下降。
血清总三碘甲状腺原氨酸（TT3）。99.5%与血清蛋白结合，也受TBG影响，其浓度变化常与TT4的改变平行，但在甲亢早期，复发初期上升很快，测TT3为诊断本病较为敏感的指标；对本病初起、治疗中疗效观察与治后复发先兆，更视为敏感，特别是诊断T3型甲亢的特异指标。