De hormonale productie van de schildklier bestaat uit thyroxine of T4 (80%) en tri-joodthothyronine of T3 (20%). In de circulatie is alle T4 afkomstig van schildkliersecretie, maar het grootste deel van T3 (80%) wordt extrathyroïdaal geproduceerd uit T4-dejodinatie. De omzetting van T4 in T3 kan door verschillende omstandigheden worden beïnvloed en het circulerende T3 is een minder betrouwbare weerspiegeling van de schildklierhormoonproductie dan T4. In serum is het grootste deel van T4 en T3 gebonden aan bindingsproteïnen en slechts 0,02% van T4 en 0,3% van T3 is vrij. Wegens hun betere diagnostische prestaties hebben metingen van vrij T4 (FT4) en vrij T3 (FT3) de totale (vrij + gebonden) hormoonbepaling verdrongen. Totale hormoonmetingen blijven nuttig voor onderzoekstudies of in geval van ernstige hyperthyreoïdie. Equilibriumdialyse/RIA wordt beschouwd als de referentiemethode voor vrije hormoonmetingen. Routinematige klinische laboratoria gebruiken geautomatiseerde directe immunoassays in twee stappen of één stap met een ligand met een hoog molecuulgewicht of gelabeld antilichaam. De meting van vrij hormoon blijft technisch veeleisend, vooral in sera van ernstig zieke niet-schildklierpatiënten met een lage serumbindingscapaciteit voor thyroxine. Interferentie door antilichamen tegen schildklierhormoon en familiale dysalbuminemische hyperthyroxinemie hangt af van de testmethode, maar is nu minder uitgesproken en wordt minder vaak gedetecteerd. Om de resultaten van een assay correct te kunnen interpreteren, moeten de prestaties ervan worden beoordeeld in biologisch en klinisch goed gekarakteriseerde serummonsters. FT4- en FT3-metingen, als FT4 normaal is en hyperthyreoïdie wordt vermoed, worden gebruikt om het niveau van hypo- en hyperthyreoïdie (open of subklinisch) te bevestigen en te beoordelen. Wanneer de schildklierstatus instabiel is (eerste maanden van een schildklierbehandeling, gewijzigde L-T4 dosis, subacute thyroïditis) of wanneer de hypothalamus-hypofyse functie verstoord is (centrale hypothyreoïdie), is TSH bepaling diagnostisch misleidend en zijn alleen vrije hormoonmetingen betrouwbaar voor schildklierfunctie beoordeling.