甲亢诊断并不困难，只要考虑到甲亢，进行甲状腺功能检查即可诊断。
甲状腺分泌的T3、T4、FT3、FT4明显升高，由于甲状腺和垂体轴的反馈作用，TSH常常降低。如果一个患者的T3、T4、FT3、FT4升高，同时伴TSH下降，即甲状腺功能亢进。
由于甲亢多数是Graves病，是甲状腺自身免疫病，所以常常伴随甲状腺自身抗体升高，甲状腺球蛋白抗体和甲状腺过氧化物酶抗体升高，Graves病患者是由于滤胞细胞产生了一种刺激甲状腺功能的免疫球蛋白-TSI，所以临床检验促甲状腺素（TSH）受体抗体-TRAb阳性。
有些甲亢患者可以只表现T3和FT3升高，T4和FT4正常，但TSH下降，我们称其为“T3甲亢”。“T3甲亢”多见于老年甲亢患者或毒性功能自主热结节患者。
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