A produção hormonal da glândula tiróide é constituída por tiroxina ou T4 (80%) e triiodotironina ou T3 (20%). Na circulação, T4 inteira tem origem na secreção da tiróide, mas a maior parte de T3 (80%) é produzida por via extraterrestre a partir da desiodotização de T4. A conversão de T4 para T3 pode ser influenciada por várias condições e a T3 em circulação é um reflexo menos fiável da produção da hormona tiroidiana do que a T4. No soro, a maior parte de T4 e T3 está ligada a proteínas de ligação e apenas 0,02% de T4 e 0,3% de T3 está livre. Devido ao seu maior desempenho diagnóstico, as medições de T4 (FT4) e T3 (FT3) livres suplantaram a determinação da hormona total (livre + ligado). As medições hormonais totais continuam a ser úteis para estudos de investigação ou em caso de hipertiroidismo grave. A diálise do equilíbrio/RIA é considerada como o método de referência para medições de hormonas livres. Os laboratórios clínicos de rotina utilizam imunoensaios automáticos directos de duas ou uma etapa com um ligante de elevado peso molecular ou anticorpo rotulado. A medição de hormonas livres permanece tecnicamente exigente, especialmente em soros de doentes graves não portadores de toxina, com baixa capacidade de ligação sérica à tiroxina. A interferência de anticorpos anti-tiróide e hipertiroxinemia disalbuminémica familiar depende do método de ensaio, mas é agora menos marcada e menos frequentemente detectada. Para se poder interpretar correctamente os resultados de um ensaio, é necessário avaliar o seu desempenho em amostras de soro biológicas e clinicamente bem caracterizadas. As medições de FT4, e FT3, se a FT4 for normal e houver suspeita de hipertiroidismo, são utilizadas para confirmar e avaliar o nível de hipo e hipertiroidismo (explícito ou subclínico). Quando o estado da tiróide é instável (primeiros meses de um tratamento da tiróide, dose alterada de L-T4, tiroidite subaguda) ou quando a função hipotalâmico-hipofisária é perturbada (hipotiroidismo central), a determinação de TSH é diagnosticamente enganadora e apenas as medições de hormonas livres são fiáveis para a avaliação da função tiroidiana.