甲亢患者会测量甲状腺功能指标，其中的甲状腺激素T3、T4指标会升高，而促甲状腺激素(TSH)指标会明显降低。TSH是诊断甲状腺功能亢进的重要指标，也是评价甲亢治疗效果的重要指标，有时对于患者的重要意义甚至超过了T3、T4。
甲状腺生理功能以下丘脑-垂体-甲状腺轴的反馈性调节作为主要的调节方式。
在正常情况下，下丘脑的室旁核和弓状核的神经内分泌细胞合成促甲状腺激素释放激素(TRH)，由下丘脑合成的TRH会通过下丘脑的门脉系统转运到腺垂体，促进腺垂体释放TSH。TSH作用于甲状腺，使甲状腺增大、滤泡增生，促进甲状腺吸收碘、合成并释放甲状腺激素T3、T4。血中的T3、T4会反过来抑制或促进TRH的合成和释放，从而调节TSH的合成和释放，以维持血中T3、T4水平的稳定。
甲亢患者由于甲状腺本身的病变导致T3、T4合成和释放异常增多，血中T3、T4水平的升高会抑制下丘脑合成TRH，TRH合成减少会抑制TSH的合成和分泌，久而久之TSH水平会显著降低。
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