典型病例的诊断一般并不困难。轻症患者，或年老和儿童病例的临床表现少而不典型，诊断常须借助实验室检查。
(一)具有诊断意义的临床表现特别注意怕热、多汗、激动、纳亢伴消瘦、静息时心率过速、特殊眼征、甲状腺肿大等。如在甲状腺上发现血管杂音、震颤，则更具有诊断意义。
(二)甲状腺功能试验表现不典型的疑似患者，可按下列次序选作各种试验(详细请见实验室检查)，以助诊断。
1.血总甲状腺素(总T4)测定
2.血总T3、总T4。
3.反T3(rT3)的测定
4.游离T4(FT4)和游离T3(FT3)
5.甲状腺摄131I率
6.T3抑制试验
7.促甲状腺激素释放激素(TRH)兴奋试验
8.TSAb或TSI
9.抗甲状腺球蛋白抗体(TGA)和抗甲状腺微粒体抗体(MCA)
在通常情况下，甲亢患者T3、rT3和T4血浓度增高，尤其是FT3和FT4更为可靠，T3的升高较T4为明显，因而在早期时，T4尚未增高超过正常时，T3和rT3已有明确的增高。TSH低于正常仅在较灵敏的免疫放射测定中见到。甲状腺摄131I率常用于T3抑制试验中。
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