يُعد هرمون الثيروكسين (T4) جزءًا من حلقة تنظيم الغدة الدرقية من الناحية الفسيولوجية، وله تأثيرات على عملية الأيض العامة. يُفرز الثيروكسين (T4) في الدورة الدموية بحرية، ويرتبط معظمه (99%) ببروتينات البلازما، ويُسمى هذا النوع بالثيروكسين المرتبط. كما توجد كمية ضئيلة من الثيروكسين غير المرتبط ببروتينات البلازما، ويُسمى هذا النوع بالثيروكسين الحر (FT4). يُشير الثيروكسين الحر (FT4) إلى الثيروكسين في حالته الحرة في مصل الدم. كما يُمكن أن يعكس الثيروكسين الحر (FT4) وظيفة الغدة الدرقية بدقة نسبية في حالة تغير قوة ارتباط وتركيز بروتين ربط الثيروكسين في البلازما، ولذلك يُعد قياس الثيروكسين الحر عاملًا مهمًا في التشخيص السريري الروتيني. في حالة الاشتباه باضطرابات الغدة الدرقية، يُجرى قياس FT4 مع قياس هرمون TSH. كما يُستخدم قياس FT4 لمراقبة العلاج المُثبط للثيروكسين. يتميز قياس FT4 بأنه مستقل عن تغيرات تركيز وخصائص ارتباط بروتين ربط الثيروكسين.