甲状腺功能亢进，又称为“毒性甲状腺肿”，主要特征为甲状腺滤泡上皮显著增生和甲状腺机能亢进。其病理改变主要有以下几点：
1.肉眼：通常双侧甲状腺弥漫肿大，一般为正常的2～4倍， 质较软，切面灰红，胶质含量少，切面呈牛肉样外观。
2.镜下：
(1)滤泡上皮增生，多呈高柱状，常常有乳头形成；
(2)滤泡腔内胶质稀薄, 在滤泡周围的胶质内出现很多吸收空泡；
(3)间质血管增生、充血，淋巴细胞浸润，并形成淋巴滤泡。
目前大量文献认为凡是引起甲状腺功能亢进的疾病，均能在甲状腺上出现典型“火海征”的丰富血流图，血流速度也增快。
但是近年来发现部分甲状腺功能减退的患者，在甲状腺内也可以出现丰富的血流，这是因为甲状腺素分泌不足时，垂体分泌促甲状腺素增多，在它的刺激下，腺体增生活跃，组织就需要丰富的血液供给，因此也可现血流增多，故对甲状腺弥漫性病变的诊断也应注意结合临表现和实验室检查资料。
绝大部分的早、中期桥本氏病都表现为T3、T4降低，TSH增高，但无明显甲状腺功能低下的临床表现，此类病人彩超均表现为实质内血流信号明显增多，甚至呈“火海征”，但甲状腺上动脉的血流速度一般不超过60cm/s，而甲亢时甲状腺上动脉的血流速度一般超过90cm/s（甲状腺上动脉的血流速度正常值20-40cm/s）。当然从二维上二者也有一些区别，不再赘述。桥本晚期出现明显的甲状腺功能低下的临床表现，彩超均表现为血流信号不同程度减少。
亚临床甲状腺功能低下简称亚甲减，除少数继了于甲亢过度治疗外，多是由于缺碘，缺硒引起。主要表现TSH升高，T4下降或稍低但在正常范围，T3多属正常。甲状腺体积均不同程度增大，形态饱满，内部回声水平偏低，光点较粗糙，多数无结节，个别有单发或散发少数小结节，大者0.8--1.2cm，多数结节边界清晰，形态规则。
单凭二维超声和CDFI难以鉴别，在内分泌检验上有一种新的方法：TRH（促甲状腺素释放素）兴奋试验，若TRH试验后TRH分泌的更高的话，则支持亚甲减；在甲状腺上动脉的各项测值对甲亢于亚甲减鉴别也有重要价值，但仍有部分鉴别困难，那也就只有密切结合临床和检验检查才能确诊了。
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