血清TSH测定方法已经经历了四个阶段的改进。第一代TSH测定，主要采用放射免疫测定（RIA）技术，灵敏度较差（1-2mU/L），下限值为0mU/L，可以诊断原发性甲减，但无法诊断甲亢；第二代TSH测定以免疫放射法（IRMA）为代表，敏感性和特异性明显提高，灵敏度达0.1-0.2mU/L，称为敏感TSH（sensitive TSH，sTSH）测定，其正常值范围为0.3-4.5mU/L。该方法已经能够诊断甲亢；第三代TSH测定以免疫化学发光法（ICMA）为代表，灵敏度为0.01-0.02mU/L；第四代TSH测定以时间分辨免疫荧光法（TRIFA）为代表，灵敏度可达0.001mU/L。第三、四代TSH测定方法称为超敏感TSH（ultrasensitive TSH，uTSH）测定。

　　TSH的正常值参考范围为0.3-5.0mU/L，转换为对数后呈正态分布。近年来发现，如果严格筛选的甲状腺功能正常志愿者，TSH正常值参考范围在0.4和2.5mU/L之间，故许多专家建议将血清TSH上限降低到2.5mU/L，但是内分泌学界尚未对这个观点达成共识。我国学者通过大样本、前瞻性研究发现，1.0-1.9mU/L是TSH的最安全范围。随访这个范围内的人群5年，发生甲亢和甲减的机率较这个范围之外的人群显著降低。

　　各实验室应当制定本室的TSH正常值参考范围。美国临床生物化学学会（NACB）建议，正常值应来源于120例经严格筛选的正常人。正常人的标准是：①甲状腺自身抗体（TPOAb、TgAb）阴性；②无甲状腺疾病的个人史和家族史；③未触及甲状腺肿；④未服用除雌激素外的药物。国内学者还发现当地的碘营养状态也影响正常人的TSH水平。

　　TSH测定的临床应用：①诊断甲亢和甲减，sTSH是首选指标；②诊断亚临床甲状腺功能异常（亚临床甲亢和亚临床甲减）；③监测原发性甲减L-T4替代治疗，TSH目标值设定为0.2-2.0mU/L。老年人适当提高，建议为0.5-3.0 mU/L；④监测分化型甲状腺癌（DTC）L-T4抑制治疗，抑制肿瘤复发的TSH目标值，低危患者为0.1-0.5mU/L，高危患者<0.1mU/L（低、高危患者定义见甲状腺癌诊治指南）；⑤对甲状腺功能正常的病态综合征（Euthyroid Sick Syndrome，ESS），建议采用较宽的TSH参考范围(0.02-10mU/L)，并联合应用FT4/TT4测定。这些患者TSH水平在疾病的急性期通常暂时低于正常，恢复期反跳至轻度增高值。TSH轻度增高（-20mU/L）通常不影响预后，可于出院后2-3个月复查评价；⑥中枢性（包括垂体性和下丘脑性）甲减的诊断，原发性甲减当FT4低于正常时，血清TSH值应大于10mU/L。若此时TSH正常或轻度增高，应疑似中枢性甲减（见甲减章节）；⑦不适当TSH分泌综合征（垂体TSH瘤和甲状腺激素抵抗综合征）的诊断，甲状腺激素水平增高而TSH正常或增高的患者需考虑本病，但首先要排除结合蛋白异常和测定技术问题。