(一)发病原因
引起甲亢的常见病因 除了弥漫性毒性甲状腺肿(Graves)外，能引起儿童甲状腺功能亢进的其他病因有慢性淋巴性甲状腺炎、亚急性甲状腺炎、甲状腺腺瘤(thyroid-adenoma)、McCune Albright综合征、甲状腺癌、碘过多诱发甲亢、TSH分泌过多、垂体性腺瘤、下丘脑性甲亢、医源性甲亢等。
1.结节性毒性甲状腺肿 又称Plummer病。其病因同Graves病。甲状腺呈结节状增生，某些可发展为腺瘤。有人认为结节可有“自主”性功能亢进所致。
2.亚急性甲状腺炎引致甲亢 由于甲状腺组织被炎症破坏，储存在甲状腺内的甲状腺激素被释放至血中，出现暂时性甲亢。
3.慢性淋巴细胞性甲状腺炎(桥本病) 引致甲亢亦系甲状腺自身免疫性疾病。当甲状腺组织受损，滤泡破裂而释放出甲状腺激素时，可出现甲亢症状，但是甲状腺病理上有弥漫性淋巴细胞浸润，腺上皮萎缩及纤维增生，最后出现甲状腺功能低下(甲低)表现，所以这种甲亢也是暂时性的，或称假性甲亢。
4.医源性甲亢 有些甲低患儿的家长误认为多服药可以加速病情好转，因此服用过多甲状腺片，以致使患儿出现消瘦、心悸、出汗等甲亢表现。服用碳酸锂亦可引致甲亢，其机制与碘化物所致甲亢者相似：因甲状腺内碘库扩大后产生脱逸现象，结果引起甲亢。
5.碘甲亢 一般发生在预防碘缺乏而普遍增加碘摄入量或服用含碘药物治疗之后，在防治碘缺乏性疾病同时，增加甲亢的发病率。黎巴嫩报告自1995年全民统一碘化食盐补碘后，甲亢病人增加2～6倍，年发病率由0.02%增加至0.07%。美国报告经治疗的Graves病人，近年的缓解率下降，分析与高碘饮食有关。术后甲亢复发率在富碘区比缺碘区高5倍。碘甲亢一般发生在服碘后6个月，高为13个月。临床表现与Graves病相似，很少有突眼，血清中无甲状腺自身抗体存在，但甲状腺吸131I率低。高碘直接导致甲状腺细胞的损害，可诱导遗传易感性个体发生甲亢。
6.甲状腺肿瘤引致甲亢 肿瘤组织本身或其转移灶均可有摄取碘及分泌甲状腺激素的功能而引致甲亢。
7.新生儿甲亢 甲亢孕妇血中存在LATS可通过胎盘传给胎儿。很少是由于TSH受体突变引起。由于TSH受体突变使该受体细胞外TSH结合区具有抗原性而发病。一般多为暂时性，少数可迁延数年之久。轻者无症状不必治疗，重者表现极度烦躁不安、易激惹、易饥饿，皮肤潮红，呼吸及心率加快，突眼，甲状腺肿大，有时可出现黄疸、肝脏肿大，需要治疗。
8.TSH增高型甲亢 又称TSH毒症。血T3、T4及TSH均增高，可以有以下原因：
(1)垂体肿瘤：分泌TSH增多，或有异位肿瘤分泌TSH样物质，如肺癌、葡萄胎等。
(2)选择性垂体无反应症：属于甲状腺不应症的一种，有遗传性。血T3升高，血T4亦高但是垂体不出现负反馈反应，血TSH仍增高，而体内其他组织对血T3及T4仍有反应引致甲亢。
(3)家族性甲亢：垂体前叶有缺陷。分泌TSH细胞内缺乏5’脱碘酶，T4转化T3减少，T3核受体不能充分饱和，对TSH分泌减少的负反馈作用减弱，故TSH分泌仍多，血T3、T4仍增高，引起甲亢。又称垂体TSH分泌不当综合征。用T3治疗，甲亢可减轻。
9.甲亢合并其他疾病 可与其他内分泌疾病或自身免疫性疾病共存，如多内分泌腺体自身免疫综合征，可合并特发性艾迪生病、甲状旁腺功能低下、糖尿病、恶性贫血、重症肌无力、红斑性狼疮、类风湿性关节炎等。还可见于Down综合征及多发性骨纤维性结构发育不良。
10.T3毒症甲亢 仅有血T3增高，而血T4正常。往往见于甲亢早期或复发时。
11.T4毒症 甲亢仅有血T4增高，而血T3正常。目前认为T3毒症、T4毒症均不是独立疾病，而是甲亢某些阶段可表现单纯血T3高或血T4高，或是治疗后在恢复过程中出现上述结果。另外总T3或总T4高不一定是甲亢，应查游离T3(FT3)及游离T4(FT4)，若有增高才能诊断甲亢。
(二)发病机制
1.Graves病发病机制 Graves病为一自身免疫性疾病。是儿童自身免疫性甲状腺疾病中最常见的，大约占95%。虽然国内外学者对Graves病的发病机制进行大量研究，但至今尚未完全阐明。大多集中在体液免疫方面的研究。最近研究的促甲状腺激素受体抗体(TRAb)对Graves病发病起到重要作用。TSH受体为自体抗原并诱发产生自身抗体，TRAb是一组多克隆抗体，分刺激型(TSAb)和阻断型(TBII)。
两种抗体，在Graves病主要以兴奋型抗体占优势，与TSH受体结合后刺激甲状腺滤泡细胞增生并产生大量的甲状腺激素，引起体内分解代谢增强及交感神经的兴奋等表现。在细胞免疫方面表现为抑制性T细胞克隆的异常，其功能明显降低引起免疫调节障碍，解除了对辅助性T细胞、致敏效应细胞的抑制，以致后者袭击甲状腺组织细胞，辅助性T细胞协助B细胞转化为浆细胞，产生大量甲状腺刺激性抗体而致病。成人未治疗的Graves病TRAb可高达83%～100%，儿童为93%，随着治疗的好转TRAb阳性率逐渐降低。如果TRAb长期保持阴性时，可减少甲亢的复发。复发的病人TRAb再度升高。
甲抗与遗传有密切关系，在甲亢病人中，约15%患者亲属中患有同样疾病，近半数亲属中呈现抗甲状腺抗体阳性。北京儿童医院对368例Graves病进行分析，有家族病史占21.4%，Hassan报告过4对孪生子患甲亢。患者及其亲属HLA的某些类型的等位基因分布频率增高，相关性疾病如Addison病、胰岛素依赖型糖尿病、重症肌无力、全身性红斑狼疮、类风湿性关节炎、白癜风、特发性血小板减少性紫癜和恶性贫血等发病率增高。组织相容抗原(HLA)与甲亢发病有关，Arid等研究表明白种人Graves病HLA-D出现的频率比HLA-B8高;Yanagawa等发现美国白人Graves病与HLA-DQA10501基因具有遗传易感性。香港地区中国人男患者HLA-B46、DRB9、DQB1-030303出现频率明显增高，遗传研究表明Graves病可能为多基因疾病。34%基因与环境因素等有关，如精神刺激、情绪波动、思想负担过重等，以及青春发育和感染等等均与诱发本病有关。
2.病理改变 Graves病甲状腺腺体呈对称性肿大，滤泡细胞增多，由立方形变为柱状，滤泡内胶质丧失或仅少量染色极浅的胶质，在上皮及胶质间有大量排列成行的空泡，血管明显增多，淋巴组织也增多，有大量淋巴细胞浸润。在电镜下可见滤泡细胞内高尔基体肥大，内浆网和核蛋白体增多，微绒毛数量增多而且变长，呈分泌活跃的表现。组织化学方面，滤泡细胞的过氧化酶活性增强，胞浆内核糖核酸增多，间质毛细血管内皮细胞碱性磷酸酶活性增强，胞质内出现PAS染色阳性的胶质小滴。
3.病理生理改变 甲亢患者的甲状腺功能状态与甲状腺自身抗体关系密切，可在体内测到多种甲状腺自身抗体。据报道80%～100%的患者可测到TSH受体抗体(TSHRAb)，此抗体为甲状腺刺激免疫球蛋白，能产生刺激甲状腺功能作用，使甲状腺对碘的摄取增加，cAMP介导的甲状腺激素合成和甲状腺球蛋白合成增加，促进蛋白质合成与细胞生长。甲亢经治疗后随着TSHR阻断抗体的升高，疾病也逐步缓解。
在部分甲亢病例中可发现一些其他抗甲状腺的抗体，如甲状腺球蛋白抗体(TGAb)，甲状腺微粒体抗体(TMAb)或甲状腺过氧化酶抗体(TPOAb)。这些抗体在部分正常人中也可存在，但其特异性不如TSH受体抗体。
目前认为Graves病浸润性突眼发生机制是抗甲状腺抗体和抗眼眶肌肉抗体与眼外肌和眼眶内成纤维细胞结合，产生毒性反应。亦有人认为浸润性突眼是眼眶肌肉内沉积甲状腺球蛋白-抗甲状腺球蛋白免疫复合物，引起免疫复合物的炎性反应。
有少数病例甲状腺内有结节(包括腺瘤)，称结节性毒性甲状腺肿伴功能亢进。