正常成人甲状腺的内部结构主要有4个特点，即：
（1）血流非常丰富，是人体的血流大户：甲状腺是人体血液供应最丰富的器官，每小时流经甲状腺的血流可以将全身的血液廓清一遍。甲状腺总血流量虽然不及心、脑、肝、肾脏血流量大，但每分钟每1克体重甲状腺组织的血流量却达到4～6毫升。从单位重量的供血量来说，甲状腺比脑、肾、心和肝的供血量要多，约等于肾血流量的3倍。当甲状腺功能亢进时，甲状腺的血流量还会增加100倍。甲状腺的血流丰富，淋巴管也很丰富，甲状腺癌可沿淋巴管转移到颈下深淋巴结、气管淋巴结和喉前淋巴结。
（2）神经丰富，且与甲状腺关系密切：甲状腺由交感神经和副交感神经（迷走神经）支配。喉返神经和喉上神经是支配声带运动的重要神经，与甲状腺紧密相邻。在甲状腺次全切手术时，喉返神经极易被牵拉而受损伤，或误被切断。术后可发生不同程度的声带麻痹。患者可出现声音嘶哑或发音障碍。
（3）甲状腺有许多小叶和滤泡：甲状腺内部分成许多界限不清的小叶，小叶内含有甲状腺滤泡和滤泡旁细胞。人类的甲状腺大约有200万个滤泡。甲状腺滤泡是甲状腺最基本的功能单位。甲状腺滤泡由许多单层立方上皮细胞组成，是生产甲状腺激素的基层单位。滤泡中间有无开口的滤泡腔，泡内充满胶质，含有甲状腺激素，是滤泡存储甲状腺激素的仓库。甲状腺组织是唯一一个自己备有仓库、可以储存自己生产的激素的内分泌腺体。滤泡的外表面包绕着极其丰富的毛细血管网。滤泡生产的甲状腺激素先储存在泡腔的胶质中，然后再根据需要释放到滤泡外，通过血液和淋巴输送到全身。甲状腺滤泡如图4所示。
一般情况下，甲状腺滤泡腔中的甲状腺激素储存量，可以提供给人体使用20日左右。滤泡胶质中储存的原料及半成品够人体使用2～3个月。即使是马上用药物阻止甲状腺滤泡制造合成甲状腺激素，人体也会在半个月后才能出现甲状腺激素减少的症状。如果是甲亢患者用抗甲状腺药治疗，也要在半个月后，才能使甲亢症状得到缓解，周围血液中的甲状腺激素也才会有明显减少。
（4）甲状腺组织内还有一种滤泡旁细胞：滤泡旁细胞又名明亮细胞、C细胞、降钙素细胞，对骨代谢有很大影响。这种降钙素细胞多在甲状腺滤泡壁上，也可以在滤泡间质中，可单独存在，也可聚集成群。滤泡旁细胞可以分泌降钙素。降钙素可抑制骨吸收，可使骨钙和磷向血液中释放减少，血钙下降。降钙素对骨骼的代谢起着重要的作用。滤泡旁细胞分泌的降钙素与甲状旁腺分泌的甲状旁腺激素是调节钙磷代谢和骨代谢的一对主要激素。
需要说明的是，甲状腺体的旁边还有4个很小的腺体组织，叫做甲状旁腺。如果不仔细寻找，不容易发现它。甲状旁腺是内分泌腺体中体积最小的腺体，也是数量最多的腺体。有时甲状旁腺也可能埋藏在甲状腺组织中。“大哥哥”与“小弟弟”住在一个屋檐下，在做甲状腺手术时，稍不小心，就很容易把甲状旁腺一起切掉，造成不良后果。甲状腺有病时也可能会影响甲状旁腺的功能状态。甲状旁腺的功能与甲状腺截然不同。它分泌甲状旁腺激素，调节人体的钙、磷代谢。它的主要作用是升高血钙。甲状旁腺激素过多（功能亢进）时血钙升高，骨钙减少，可发生骨骼病变和肾结石，易发生骨质疏松、骨折和全身性骨痛；如果甲状旁腺激素过少（功能减退）时或被切除时，血钙就会降低，血磷升高，会发生低血钙，神经肌肉兴奋性升高，引起肌肉不自主收缩抽搐，发生手足搐搦（俗称抽筋）。故甲状腺疾病发展过程中，或者手术治疗中，有可能会祸及相邻组织，造成复杂的钙、磷和骨代谢疾病。

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