甲状腺可以摄取和浓聚99mTcO4或放射性碘（131I或123I）；前者仅显示甲状腺的摄取能力，后者可以反映甲状腺对放射性碘的摄取和有机化能力；通过显像可以显示甲状腺位置、大小、形态以及放射性分布状况。
检查前停进高碘食物，必要时停用甲状腺激素及抗甲状腺药。99mTcO4常规用量74-185MBq（2-5mCi）静脉注射30分钟后显像；131I常规用量1.85-3.7MBq即0 .05-0 .1mCi（寻找甲状腺癌转移灶74-148MBq即2-4mCi）口服24小时后显像；123I常规用量7.4-14.8MBq即0.2-0.4mCi口服3-24小时后显像；儿童甲状腺显像宜用99mTcO4，以减少甲状腺所受辐射量。妊娠、哺乳期妇女禁用131I显像，慎用99mTcO4显像。
正常甲状腺图像：甲状腺双叶呈蝴蝶状，叶内放射性分布均匀，双叶上极因甲状腺组织较薄，放射性分布略有些稀疏，峡部一般不显像或其浓集程度明显低于双侧甲状腺叶，偶尔可见到锥状叶。
鉴别甲状腺结节功能。根据结节摄取核素能力的不同可分为热结节、温结节和冷结节。“热结节”是结节组织摄取核素的能力高于周围正常甲状腺组织，在结节部位出现放射性浓集，常见于自主功能性甲状腺结节（或腺瘤）。其显像特点甲状腺失去正常形态，在甲状腺解剖部位见到一个放射性浓集区（一般为圆形或类圆形），对侧叶未见显像或显像模糊。“热结节”常见于自主功能性甲状腺腺瘤。临床上可以有甲亢表现，也可以没有甲亢表现，因此，需要与甲状腺一叶缺如相鉴别。可以注射99mTc-MIBI后再行甲状腺显像，如对侧甲状腺显像清晰，则可确诊为自主功能性腺瘤；“温结节”是结节组织摄取核素的能力与周围正常甲状腺组织相近，使得结节的放射性分布与周围正常甲状腺组织无明显差异。其显像特点双侧叶内核素分布均匀，未见到明显的核素分布稀疏区或浓集区。“温结节”常见于甲状腺腺瘤，也可见于甲状腺癌，多为分化好的甲状腺癌；“冷结节”是由于结节部位对核素的摄取能力低于周围正常甲状腺组织，因此该部位出现核素分布稀疏区或缺损区。显像特点为甲状腺肿大，形态不完整，其中一叶内可见单一核素分布稀疏区或缺损区，对侧叶核素分布均匀。“冷结节”是甲状腺腺瘤较常见的显像类型，还见于囊性变、出血、钙化、甲状腺囊肿、结节性甲状腺肿、甲状腺炎、甲状腺癌等。在冷结节中，甲状腺癌约占5-10%。常规甲状腺显像颈部淋巴结不显像。
异位甲状腺组织诊断。异位甲状腺多因胚胎发育异常，在正常甲状腺解剖位置未见清晰的甲状腺显像而在其它部位显示团块样影像，为异位甲状腺。异位甲状腺多见于舌根部、舌骨下和胸骨后，偶而出现在心包内、卵巢，或在颈部的一侧，但罕见。判断颈部肿物与甲状腺的关系，颈部肿物如舌骨囊肿等，术前需要与甲状腺组织进行鉴别。颈部肿物一般不显像，而甲状腺在正常解剖位置显像清晰。肿物在甲状腺影像之外，一般认为该肿物与甲状腺无关。手术以后甲状腺形态发生明显改变，纤维组织增生，触诊往往不满意，甲状腺显像可以显示出有功能的甲状腺组织，了解剩余的甲状腺组织及形态。由于99mTcO4显像受含碘食物的影响相对较少，患者可立即进行甲状腺显像，目前常用于亚急性甲状腺炎显像，其特点：在甲状腺解剖部位未见清晰的形态正常的甲状腺显像，甲状腺两叶均不显像或甲状腺轮廓不清晰，仅有部分甲状腺组织显像，且摄取核素能力低。部分患者的病变主要集中在一叶，极少数患者的炎症局限在一叶的局部。
甲状腺缺如或发育不良的诊断。在甲状腺解剖位置及其他部位均未见甲状腺显像（除外食物或药物干扰因素），多见于甲状腺缺如。如可见甲状腺显像，但放射性核素稀疏，形态不完整，多见于甲状腺发育不良。
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