Com a part del bucle de regulació de la glàndula tiroide des d'una perspectiva fisiològica, la tiroxina (T4) té impactes en el metabolisme general. La tiroxina (T4) s'allibera lliurement a la circulació sanguínia, la major part (99%) s'uneix a proteïnes del plasma, cosa que s'anomena estat d'unió. També hi ha una quantitat mínima de T4 no unida a proteïnes del plasma, cosa que s'anomena estat lliure (4TL). La tiroxina lliure (4TL) es refereix a la tiroxina en estat lliure al sèrum. La tiroxina lliure (4TL) també pot reflectir la funció tiroïdal d'una manera relativament precisa en cas de canvis en la força d'unió i la concentració de la proteïna d'unió a la tiroxina al plasma, per la qual cosa l'assaig de tiroxina lliure també és un factor important en el diagnòstic clínic rutinari. En cas de sospita de trastorns de la tiroide, la 4TL s'ha d'analitzar amb TSH. L'assaig de 4TL també és aplicable al seguiment de la teràpia supressora de tiroxina. L'assaig de 4TL té la força de ser independent dels canvis en la concentració i les propietats d'unió de la proteïna d'unió.