甲狀腺功能亢進，又稱為“毒性甲狀腺腫”，主要特徵為甲狀腺濾泡上皮顯著增生和甲狀腺機能亢進。其病理改變主要有以下幾點：
1.肉眼：通常雙側甲狀腺瀰漫腫大，一般為正常的2～4倍， 質較軟，切面灰紅，膠質含量少，切面呈牛肉樣外觀。
2.鏡下：
(1)濾泡上皮增生，多呈高柱狀，常常有乳頭形成；
(2)濾泡腔內膠質稀薄, 在濾泡周圍的膠質內出現很多吸收空泡；
(3)間質血管增生、充血，淋巴細胞浸潤，並形成淋巴濾泡。
目前大量文獻認為凡是引起甲狀腺功能亢進的疾病，均能在甲狀腺上出現典型“火海徵”的豐富血流圖，血流速度也增快。
但是近年來發現部分甲狀腺功能減退的患者，在甲狀腺內也可以出現豐富的血流，這是因為甲狀腺素分泌不足時，垂體分泌促甲狀腺素增多，在它的刺激下，腺體增生活躍，組織就需要豐富的血液供給，因此也可現血流增多，故對甲狀腺瀰漫性病變的診斷也應注意結合臨表現和實驗室檢查資料。
絕大部分的早、中期橋本氏病都表現為T3、T4降低，TSH增高，但無明顯甲狀腺功能低下的臨床表現，此類病人彩超均表現為實質內血流信號明顯增多，甚至呈“火海徵”，但甲狀腺上動脈的血流速度一般不超過60cm/s，而甲亢時甲狀腺上動脈的血流速度一般超過90cm/s（甲狀腺上動脈的血流速度正常值20-40cm/s）。當然從二維上二者也有一些區別，不再贅述。橋本晚期出現明顯的甲狀腺功能低下的臨床表現，彩超均表現為血流信號不同程度減少。
亞臨床甲狀腺功能低下簡稱亞甲減，除少數繼了於甲亢過度治療外，多是由於缺碘，缺硒引起。主要表現TSH升高，T4下降或稍低但在正常範圍，T3多屬正常。甲狀腺體積均不同程度增大，形態飽滿，內部回聲水平偏低，光點較粗糙，多數無結節，個別有單發或散發少數小結節，大者0.8--1.2cm，多數結節邊界清晰，形態規則。
單憑二維超聲和CDFI難以鑑別，在內分泌檢驗上有一種新的方法：TRH（促甲狀腺素釋放素）興奮試驗，若TRH試驗後TRH分泌的更高的話，則支持亞甲減；在甲狀腺上動脈的各項測值對甲亢於亞甲減鑑別也有重要價值，但仍有部分鑑別困難，那也就只有密切結合臨床和檢驗檢查才能確診了。
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