甲狀腺具有高度選擇性攝取碘131的能力，甲狀腺內含碘的濃度是血漿碘濃度的20～40倍，甲亢時甲狀腺濃聚碘能力更強。這是上天賜予人類甲狀腺的特殊功能，這大概是為什麼碘131治療甲亢是核素治療最古老而又典范性的方法吧。然而，碘131在甲狀腺濾泡內衰變時能發射出一種β射線，起治療作用的β射線占99%，該射線能量低，射程短，僅數毫米(2～4毫米)，基本上被甲狀腺組織所吸收。

　　由于β射線的穿透能力極弱，而治療Graves’甲亢所應用的碘131劑量一般在5～15毫居，碘131治療甲亢除對甲狀腺本身起到“切除”作用外，對身體其余組織，包括造血系統、性腺生殖系統、內分泌腺(惱垂體、腎上腺)等，均不引起輻射損傷。所以，它的適應范圍較廣。許多用ATD或手術治療有困難(包括：甲亢合并糖尿病、肝病、腎病、粒細胞下降及心臟病)的甲亢患者都可以安全有效的使用碘131治療。

　　碘131在甲狀腺的腺體內所釋放的β射線能量并非完全被甲狀腺組織均勻吸收。腺體中心的組織由于“交叉火力”作用接受來自四周的照射，而甲狀腺外層細胞發射的β射線有一部分能量損失在甲狀腺組織之外，甲狀腺表面組織因甲狀腺周圍的組織不攝取碘131，只接受來自甲狀腺腺體內的照射。

　　因此，腺體中心部位所吸收的能量大于腺體外周約二毫米的細胞層，只要碘131劑量適當，則可破壞一部分而又保護一部分甲狀腺組織。使之剛好維持甲狀腺的正常功能而達到治療目的。這就是碘131與甲狀腺組織相互遙合的特殊與特性，為甲亢患者帶來了康復的福音。

　　患者口服治療劑量的碘131之后的7天以內甲狀腺一般無明顯的體征反應，甲亢病人從口服碘131到出現各種組織學變化大約需要兩周左右的時間，這是甲狀腺組織對放射能反應所必需的潛伏期。2～3周后甲狀腺的中央部分才有明顯的破壞性變化，所以，碘131治療甲亢的療效常出現在兩周以后。2～3個月甲狀腺開始有纖維組織增生，濾泡上皮細胞脫落逐漸死亡，直至功能喪失等變化，以此減少甲狀腺激素的形成，從而達到徹底根除甲亢的目的。這種定向導航表本兼治的新型療法“實際上是一種不開刀的開刀”。

　　這種治療方法的特點是病人沒有痛苦，又能使甲亢癥狀在不知不覺中得到改善，腫大的甲狀腺組織將逐漸縮小，3～6個月可望痊愈。因此，碘131治療甲亢有“內科甲狀腺切除術”之稱，怪不得有些患者稱碘131溶液為“神水”。但碘131治療的療效評價至少需要三個月才能做出結論，因碘131治療甲亢的生物效應可持續達到六個月之久。

　　【碘131免疫靶向療法】

　　碘131治療甲亢主要是利用甲狀腺高度攝取和濃集碘的能力及131碘釋放出β射線對甲狀腺的生物效應，破壞濾泡上皮而減少甲狀腺激素分泌來達到治療目的。另外，也遏制甲狀腺內淋巴細胞的抗體生成，加強了治療效果。