La producción hormonal de la glándula tiroidea está constituida por tiroxina o T4 (80%) y triyodotironina o T3 (20%). En la circulación, toda la T4 procede de la secreción tiroidea, pero la mayor parte de la T3 (80%) se produce de forma extratiroidea a partir de la desiodinación de la T4. La conversión de T4 en T3 puede verse influida por diversas condiciones y la T3 circulante es un reflejo menos fiable de la producción de hormonas tiroideas que la T4. En el suero, la mayor parte de la T4 y la T3 está unida a proteínas de unión y sólo el 0,02% de la T4 y el 0,3% de la T3 están libres. Debido a su mayor rendimiento diagnóstico, las mediciones de T4 libre (FT4) y T3 libre (FT3) han sustituido a la determinación de la hormona total (libre + ligada). Las mediciones de la hormona total siguen siendo útiles para los estudios de investigación o en caso de hipertiroidismo grave. La diálisis de equilibrio/RIA se considera el método de referencia para las mediciones de hormonas libres. Los laboratorios clínicos de rutina utilizan inmunoensayos automatizados directos de dos pasos o de un paso con un ligando de alto peso molecular o un anticuerpo marcado. La medición de la hormona libre sigue siendo técnicamente exigente, especialmente en sueros de pacientes graves no tiroideos con baja capacidad de fijación de la tiroxina en suero. La interferencia de los anticuerpos contra la hormona tiroidea y la hipertiroxinemia disalbuminémica familiar depende del método de ensayo, pero ahora es menos marcada y se detecta con menos frecuencia. Para poder interpretar correctamente los resultados de un ensayo, es necesario evaluar su rendimiento en muestras de suero biológica y clínicamente bien caracterizadas. Las mediciones de FT4, y FT3, si la FT4 es normal y se sospecha de hipertiroidismo, se utilizan para confirmar y evaluar el nivel de hipo e hipertiroidismo (manifiesto o subclínico). Cuando el estado tiroideo es inestable (primeros meses de un tratamiento tiroideo, dosis de L-T4 alterada, tiroiditis subaguda) o cuando la función hipotálamo-hipofisaria está alterada (hipotiroidismo central), la determinación de la TSH es diagnósticamente engañosa y sólo las mediciones de la hormona libre son fiables para la evaluación de la función tiroidea.