كجزء من حلقة تنظيم الغدة الدرقية من منظور فسيولوجي، يؤثر هرمون الثيروكسين (T4) على عملية الأيض العامة. يُطلق الثيروكسين (T4) في الدورة الدموية بحرية، ويرتبط معظمه (99%) ببروتين البلازما، وهو ما يُسمى بالحالة المرتبطة. كما توجد كمية ضئيلة من T4 غير مرتبطة بالبروتين في البلازما، وهو ما يُسمى بالحالة الحرة (FT4). يشير الثيروكسين الحر (FT4) إلى الثيروكسين الحر في المصل. يمكن للثيروكسين الحر (FT4) أيضًا أن يعكس وظيفة الغدة الدرقية بطريقة دقيقة نسبيًا في حالة حدوث تغيرات في قوة الارتباط وتركيز بروتين رابط الثيروكسين في البلازما، وبالتالي يُعد تحليل الثيروكسين الحر أيضًا عاملاً مهمًا في التشخيص السريري الروتيني. في حالة الاشتباه في اضطرابات الغدة الدرقية، يجب تحليل FT4 باستخدام TSH. كما يُستخدم تحليل FT4 لمراقبة العلاج المثبط للثيروكسين. يتميز تحليل FT4 بأنه مستقل عن التغيرات في تركيز وخصائص ارتباط بروتين الرابط.