非毒性甲状腺肿以甲状腺腺泡增生-复原-增生为特征
在甲状腺肿早期，即可见到甲状腺腺泡结构和功能的微不均一性（microheterogeneity），表现为不同腺泡的NIS表达水平相差悬殊，一些腺泡对131I有抵抗（不摄碘），而另一些腺泡存在功能自主性（摄碘增多）；不同腺泡对TSH、生长因子和血管生成因子的反应性也不同，因而最终形成甲状腺肿和甲状腺结节。多克隆性（polyclonality）是指组织的增殖来源于多个细胞，而单克隆性（monoclonality）是指组织的增殖或肿瘤来源于单个细胞。多结节性甲状腺肿可以是单克隆性的，也可以是多克隆性的，因此常常两者合并存在。
正常情况下，机体对TH的需要有波动或周期性变化。当需要量增加时，滤泡呈增生性改变，上皮呈柱状、胶质减少、滤泡密集；当TH需要量趋于缓和时，滤泡上皮变为立方状，滤泡腔扩大，胶质增多；这在青春期、妊娠期、哺乳期尤为明显。缺碘时，这种增生-复原变化幅度变大，严重而长期缺碘导致甲状腺过度增生。
多种病因导致甲状腺肿
甲状腺肿发生的基本病理机制是TSH及其他致甲状腺增生的因子对甲状腺滤泡上皮细胞的促生长作用。早期的甲状腺肿呈均匀而弥漫的腺细胞肥大和增生，血管显著增多，重量增加（60～1000g）；当病灶持续存在或反复恶化及缓解时，甲状腺因不规则增生，不仅体积增大，且伴有大小不等、质地不一的结节；至后期，部分腺体可发生坏死、出血、囊性变、纤维化或钙化。此时，病灶部位的胶体或细胞数多少决定其外观。单个或多个囊变区含有胶体或棕色液体，提示曾有出血。切面有结节状、纤维样变、出血和钙化等多种病灶。甲状腺结构和功能的异质性和一定程度上的功能自主性是本病后期的主要病理特征。
结节性甲状腺肿
在已形成的甲状腺肿组织中，组织形态的变化并非一致。有的区域可能对TSH敏感，过度增生；有的区域对TSH不敏感，过度复原。随着缺碘时间的延长，过度增生或过度复原的区域逐渐扩大，形成结节（单个或多个）。以增生的滤泡上皮和小滤泡组成的结节称为早期增生性结节；以扩大的滤泡、胶质充盈为主者称作早期胶质潴留性结节。结节的形成和演变经历了3个阶段：微小结节、成熟结节和继发性病变结节进一步扩大或融合，形成触诊时可以摸到或肉眼可以看到的结节。结节大小不一，2/3在100g以下，1/3在40g以下，严重者500～2000g。从组织学上看，结节仍可分为增生性结节（腺瘤样结节）和胶质潴留性结节两种，前者多见于重度缺碘地区，而后者多见于较轻的流行病区。甲状腺结节一旦形成很难复原。
地方性甲状腺肿
有的结节有继发性坏死、液化、变性而形成囊性变或囊肿。也可发生纤维组织增生，形成瘢痕，钙盐沉积甚至骨化。有的增生性结节演变成腺瘤。根据地方性甲状腺肿的病理改变，增生性结节分为6种类型：①胚胎型结节（或腺瘤）；②胎儿型结节（或腺瘤）；③单纯性结节（滤泡型结节）；④嗜酸细胞结节；⑤透明细胞结节；⑥乳头状腺瘤样结节。腺瘤样增生结节有可能进展为甲状腺癌（多为滤泡癌，也可为乳头状癌、隐匿性癌或未分化癌）；结节性甲状腺肿可并发甲状腺炎（以慢性淋巴细胞性甲状腺炎多见）；有的结节由于反复增生，最终失去了对TSH的依赖性，形成“自主功能性结节”（毒性甲状腺结节）。
