Thyroid

The Thyroid Gland

M Kamil

Department of Surgery

2016

Physiology

Tests of thyroid function

Investigations

Thyroid imaging:

Chest and thoracic inlet x-ray for:

•

Retrosternal extension

•

Tracheal deviation

•

Pulmonary metastasis

Ultrasound:

•

Nature of thyroid swelling (Solid versus Cystic)

•

For assessment of nodal involvement from thyroid cancer

•

Identification of parathyroid swellings and large adenomas

CT-scan and MRI:

•

Assessment of the extent of retrosternal goitre

•

Assessment of thyroid malignancy

•

Prior to surgery in specific cases of recurrent goitre after resection

PET/CT scan:

•

For incidental thyroid cancer

•

For recurrent thyroid carcinoma

Investigations

Isotope scanning:

Study the uptake of thyroid tissue for

123

I or

99m

Tc which demonstrate

the activity of the gland. It is used in toxic patient with a nodule or

nodularity of the thyroid. Localization of overactivity helps in

differentiating a toxic nodule with suppression of the rest of the

gland from toxic nodular goitre.

 "Cold", no uptake
 "Warm", moderate uptake (Normal)
 "Hot", high uptake

It has a limited value in malignancy because 80% of cold swellings are

benign and some 5% of active swellings are malignant.
For the use of whole body scan, it is necessary that all active thyroid

tissue have been ablated either by radio-iodine therapy or by total

thyroidectomy. Whole body scan is used principally for detection of

metastatic thyroid tissue.

Investigations

Hypothyroidism

Etiology:
1. Autoimmune (chronic lymphocytic) thyroiditis
A.

No goitre- primary myxoedema

B.

Goitre- Hashimoto's disease

2. Iatrogenic 
A.

After thyroidectomy

B.

After 

123

I therapy

C.

Drug induced

 PAS
 Excess Iodide therapy
 Antithyroid drugs
3. Others 
A.

Endemic Cretinism, often goitreous and due to Iodine 

deficiency

B.

Dyshormonogenesis

C.

Secondary to pituitary or hypothalamic disorders

D.

Agenesis of the thyroid gland

Cretinism (Fetal or Infantile hypothyroidism)

Features:
1.

It is the consequence of inadequate 
thyroid hormons production during fetal 
and neonatal life

2.

The endemic type is due to dietary iodine 
deficiency while the sporadic cases are 
due to errors of thyroid metabolism or 
complete or partial agenesis of the gland

3.

The infant is born with specific features 
of hoarse cry, Macroglossia and umblical 
hernia

4.

Women on antithyroid drugs may give 
birth to a hypothyroid baby and radio-
active iodine therapy is contraindicated 
during pregnancy

5.

Immediate diagnosis is possible and the 
treatment is thyroxin replacement 
therapy.

Adult hypothyroidism

Myxoedema

It is the accentuated signs and symptoms of adult hypothyroidism. 

Features are:
1)

Typical facial appearance of bloated look, pouting lips and dull 

expression

2)

Supraclavicular puffiness

3)

Malar flush

4)

Yellow tinge of the skin

5)

Harsh, slow monotonous voice

Myxoedema coma is the condition describing an altered mental state 

and hypothermia precipitated by a comorbid medical condition like 

cardiac failure. The treatment is:
1)

Urgent T

4

0.5 mg or T

3

10 microgram i.v 6 hourly

2)

Slow rewarming for severe hypothermia (temp. ˂30

0

C)

3)

i.v broad spectrum antibiotics

4)

i.v hydrocortisone in divided doses

Dyshormonogenesis

Features:
1) Represent a minority of cases of neonatal

hypothyroidism with goitre

2) It is inherited as an autosomal recessive pattern
3) There is a genetic deficiency in the enzyme

controlling synthesis of thyroid hormons

4) A family history is common
5) Classically; TPO deficiency (Pendred's syndrome)

or defective thyroglobulin synthesis is found

Thyroid enlargement 

Goitre

generalised enlargement of the thyroid gland.

A

single nodule

(swelling) is a discrete swelling in the thyroid with no other

palpable abnormality.
A

dominant nodule

(swelling) is a palpable swelling with evidence of discrete

swellings elsewhere in the gland.

Classification of thyroid swellings:

Simple goitre

; can be diffuse hyperplastic or multinodular. It can be

physiological, pubertal or occurring due to pregnancy

Toxic goitre

; can be diffuse (Grave's disease, multinodular or a toxic adenoma

Neoplastic

; benign or malignant

Inflammatory

:

• Autoimmune – chronic lymphocytic thyroiditis (Hashimoto's disease)
• Granulomatous-De Quervain's thyroiditis
• Fibrosing- Riedel's thyroiditis
• Infective- acute (bacterial or viral), chronic (TB or syphilis)
• Amyloidosis

Simple Goitre

Simple Goitre

Clinical diagnosis:
1)

Patient is Euthyroid

2)

Nodules are palpable and often visible

3)

Goitre is usually smooth soft to firm and not hard

4)

It is usually painless

5)

Moves freely on swallowing

6)

Palpable areas of hardness and irregularity are usually due to 

calcifications (it need to be differentiated from carcinoma)

7)

Painful nodule is usually due to haemorrhage inside a nodule

8)

Sudden appearance, rapid enlargement and painful nodule indicates that 

a carcinoma need to be excluded

Investigations
Complications
1)

Tracheal obstruction by lateral pressure of a large goitre or 

anteroposterior compression by retrosternal extension of a goitre

2)

Secondary thyrotoxicosis; usually mild and transient occurring in 1/3 of 

cases

3)

Carcinoma; usually of the follicular type in endemic goitre. Dominant, 

long standing or rapidly growing nodules should be assessed by FNAC

Simple Goitre

Prevention and treatment of simple goitre:

Endemic goitre is prevented by provision of Iodide salt
Hyperplastic diffuse early goitre may regress with replacement thyroxin therapy (150-

200 µgm Eltroxine tab) for few months
Multinodular goitre is irreversible but the size of nodules may regress on thyroxin 

replacement therapy
Surgery is indicated in the following circumstances:
1)

On cosmetic grounds

2)

For pressure symptoms of a large or retrosternal goitre

3)

For a dominant nodule and possibility of neoplastic changes

4)

In response to patient anxiety

Options of surgery:

 Total thyroidectomy with immediate life-long replacement therapy
 Subtotal thyroidectomy and no need to life-long replacement therapy
 Total lobectomy plus isthmusectomy for a unilateral lobe enlargement with no 

intervention or subtotal resection for the other lobe; it can also be therapeutic for 

incidental carcinoma

 For recurrent MNG after surgery; reoperation is more difficult and hazardous and 

radioactive iodine therapy is a safer option to reduce the size of recurrent goitre 

and may be the best for patients with previous multiple thyroid resections

Clinically discrete thyroid swelling

According to the Rule of "12":
The risk of cancer in a thyroid swelling is greater in
Isolated compared with a dominant swelling
The risk is greater in a solid compared with a cystic
swelling
The risk is greater in Men compared with Women
Investigations:
Serum TSH assay and assay of FT

3

and FT

4

Autoantibodies titer
Isotope scan

Clinically discrete thyroid swelling

Ultrasound; determine the physical characteristic of a
thyroid swelling:
1) Detect subclinical nodularity
2) Detect cyst formation
3) Differentiate solid from cystic swellings
4) Aids in localization of FNAC specimen
5) Can help in diagnosing possible Neoplasia by

detecting the following features:

 Microcalcifications - suggestive
 Increase vascularity - suggestive
 Macroscopical capsular breach - diagnostic
 Nodal involvement – diagnostic

Clinically discrete thyroid swelling

FNAC; features:

1)

Investigation of choice for a discrete thyroid swelling

2)

Simple and quick outpatient procedure

3)

Good patient compliance

4)

Readily repeatable

5)

It can be diagnostic as well as therapeutic like for cystic swelling which do not recur after 
aspiration; those which recur should be surgically removed

Limitations:
A.

Cannot distinguish between a benign follicular adenoma and a follicular carcinoma

B.

Few false-positive results with respect to malignancy

C.

False-negative results with respect to benign and malignant swellings

D.

High rate of unsatisfactory aspirate; recently the adoption of US guided FNAC reduced 
the rate of unsatisfactory aspirate  

Thyroid conditions that can be diagnosed by FNAC include:
 Colloid nodules
 Thyroiditis
 Papillary carcinoma
 Medullary carcinoma
 Anaplastic carcinoma
 Lymphoma

Clinically discrete thyroid swelling

Radiology;

chest and thoracic inlet x-ray

CT and MRI

scanning are useful in assessment of:

•

Retrosternal extension

•

Recurrent swelling

•

Malignancy

PET-CT

scan for localizing tissue that does not take up radioiodine

Flexible laryngoscopy
Core-biopsy (Tru-cut):

•

Take a strip of tissue for histological rather than cytological assessment

•

Has a high diagnostic accuracy

•

Requires local anesthesia

•

May be associated with complications such as pain, bleeding, tracheal and

recurrent laryngeal nerve injury

It is mainly indicated in the following situations:
1)

For locally advance unresectable malignancy like anaplastic carcinoma or

lymphoma to obviate the need for operative biopsy

2)

When FNAC reported as THY 1 inadequate specimen and the risk of malignancy

is low

It is unlikely to be useful in differentiating benign from malignant Thy3( follicular

lesions)

Clinically discrete thyroid swelling

Treatment: 

Main indication for surgery is the risk of Neoplasia. There 

are relative and strong criteria for surgical removal of 

solitary thyroid swellings; 

relative

include:

1) Age (young and elderly)
2) Sex; female to male of 3 : 1
3) Patient preference

Strong

criteria include:

1) Hard irregular swelling with any unusual fixity
2) RLN involvement (hoarseness and non-occlusive 

cough)

3) Deep cervical lymphadenopathy (suggestive of 

papillary carcinoma)

Thyroid cysts

Features:

 More than 30% of clinically isolated swellings of the thyroid gland

are cystic or partially cystic (as proved by US or FNAC)

 Tense cysts may feel hard and mimic carcinoma
 Sudden painful swelling may indicate bleeding in to a cyst.

Aspiration reveals altered blood but re-accumulation is frequent

 Around 50% of cysts are the result of colloid degeneration, most of

the reminder represent involution in to a follicular adenoma

 10-15% of cystic swellings are histologically malignant. Papillary

carcinoma is often associated with cyst formation

 Most of the patients are women 20-40 years old
 FNAC is the most appropriate investigation to verify the nature of a

cystic swelling in the thyroid gland. It can be diagnostic and

therapeutic when the cyst disappear but if the cyst recur; excision is

indicated

The Retrosternal Goitre

Retrosternal extensions usually arise from the lower pole of a MNG. If the neck is 

short and the pretracheal muscles are strong; the lower pole is drawn down in the 

superior mediastinum, enlarge and form the retrosternal part. It may move out of the 

retrosternal space by swallowing if the retrosternal extension is short.

Clinical features:

 It is often symptomless and discovered on routine chest x-ray
 Symptomatic:
1)

Dyspnoea particularly at night

2)

Cough and stridor

3)

Harsh respiratory sounds

4)

Dysphagia

5)

Engorged neck and chest wall veins and there may be signs of superior vena cava 

obstruction

 Chest and thoracic inlet x-ray show a soft tissue shadow in the superior 

mediastinum with calcifications and there may be deviation and compression of 

the trachea

 CT scan accurately visualize the retrosternal part
 Pulmonary Functions Tests may document significant tracheal compression and 

can be used to monitor progression of the disease and indicate the need for 

surgery. Changes should be reversed by operation

Treatment:

Combined obstructive symptoms with thyrotoxicosis do not 

indicate antithyroid drugs or radio-iodine therapy because it 

may increase the size of the retrosternal goitre
Surgery is preferable and it can be always performed from the 

neck but median sternotomy may be needed
Principles in the surgical procedure that aids resection 

include:
1) Cervical part should be mobilized first
2) Isthmus should be divided early
3) Traction helps delivering the retrosternal part of the goitre
4) Bleeding is rarely a problem
5) RLN is particularly endangered and should be identified
6) Any difficulty in mobilisation indicate sternotomy

Hyperthyroidism

Thyrotoxicosis:

Clinical types
A.

Diffuse Toxic Goitre (Grave's disease) 

(Primary Hyperthyroidism)

B.

Toxic Nodular Goitre 

(Secondary Hyperthyroidism)

C.

Toxic Nodule

D. Hyperthyroidism due to rare causes
 Thyrotoxicosis Facitia; hyperthyroidism induced by high doses of 

thyroxin exceeding 250 µgm/day

 Jod-Basedow Thyrotoxicosis; temporary hyperthyroidism induced 

by high doses of iodine given for Hyperplastic Endemic Goitre

 De Quervain's Thyroiditis; mild hyperthyroidism occurring in the 

early stage of subacute or acute autoimmune thyroiditis

 Secondary large carcinoma mass rarely cause a mild hyperthyroid 

state

 Neonatal thyrotoxicosis; temporary thyrotoxicosis in babies born to 

mothers who are thyrotoxic. It gradually subsides in 3-4 weeks. It is 

due to TSH-Rab crossing the placenta

A Toxic Nodule

There is a solitary active nodule either part of a generalised nodularity or a true toxic 
adenoma. It is autonomous and there is no TSH-Rab in the blood. There is increase in 
circulating thyroid hormons and decrease in TSH level. On scanning; only the nodule is 
active and the normal thyroid tissue surrounding the nodule is suppressed and 
inactive.

Eye Signs demonstrated in a thyrotoxic state

Exophthalmos;

proptosis of the eye caused by infiltration of the 

retrobulbar tissue with fluid and round cells

Malignant Exophthalmos

• severe and progressive oedema of the eye lids, conjunctival 

injection and Chemosis along with papilloedema and corneal 

ulceration. The eye may be destroyed.

• tends to improve with time and with control of thyrotoxic state. 
• Hypothyroidism secondary to treatment of thyrotoxicosis may 

worsen exophthalmos and proptosis and should be avoided. 

• Lateral tarsorrhaphy will help protect the eye but will not prevent 

progression. 

• Massive doses of steroid can help proptosis but intraocular steroid 

injection is dangerous and contraindicated. 

• Total thyroid ablation by 

123

I therapy is not helpful and orbital 

decompression may be needed for endangered eye.

Eye Signs demonstrated in a thyrotoxic state

Lid spasm/ lid retraction

sympathetic overactivity affecting the

innervation of the levator palpabrae Superiors muscle causing its tonic

spasm and widening of the palpebral fissure so that the sclera can be

seen clearly above the upper margin of the iris and cornea (above the

limbus).
Spasm and retraction usually disappear with the control of

thyrotoxicosis. It can be improved by β-adrenergic blockers like

Guanithidine eye drops.

Diplopia

is the result of weakness of the extraoccular muscles

particularly the inferior oblique muscle.

Grave's ophthalmopathy

is an autoimmune disease in which there is

antibody-mediated effect on ocular muscles

Pretibial myxoedema (thyroid dermopathy) is a rare condition. There

is thickening of the skin usually in areas of trauma commonly over the

tibia by deposition of hyaluronic acid in the dermis and subcutis. It

usually occurs in few years after the onset of thyrotoxicosis and

responds to control of the thyrotoxic state along with topical steroid

therapy but the thickening will not disappear

Antithyroid drug                                  surgery                               Radioactive Iodine

Antithyroid drugs include:

1)

Carbimazol and Propylthiouracil

2)

β-adrenergic (Propranolol and Nadolol)

3)

Iodides

 The β-adrenergic block the cardiovascular effect of elevated

thyroxin. The β-Adrenergic blockers act on the target organs and

not the gland to abolish the symptoms. Propranolol also inhibits

peripheral conversion of T

4

to T

3

. Nadolol is longer in action than

Propranolol

 Iodides reduce the vascularity of the gland and Lugol's iodine

solution is only indicated as immediate preoperative preparation 10

days before surgery

 Dose of Carbimazol is 10 mg t.d.s or q.d.s for 7-14 days then a

maintenance dose of 5 mg for 6-24 months

 "Block and Replacement" therapy may be used; a high inhibitory

blocking dose of antithyroid drug along with Eltroxine replacement

100-150µgm/day

Surgery for thyrotoxicosis

Principles for preoperative preparation:
• The aim is to make the patient biochemically Euthyroid at the time of 

operation

• It is an outpatient procedure. Rarely; admission is needed for:
1.

Severe symptoms at presentation

2.

Failure to control on outpatient session

3.

Non-compliance to medication

• Drugs and dosage:
1.

Carbimazol; 30-40 mg/day is the drug of choice. 8-12 weeks period is 

needed to control after that dose can be reduced. An alternative is the 

use of "Block and Replace" regime. The last dose of Carbimazol is to be 

given the night before operation.

2.

Propranolol dose is 40-80 mg t.d.s. Nadolol dose is 160-320 mg/day. 

Response is rapid and patients may be euthyroid within few days. 

Because β-Adrenergic blocked do not interfere with synthesis of thyroid 

hormons; its level stay high for few days after operation thus it is 

important to continue therapy for 3 days after operation

3.

Iodine in the form of Lugol's Iodine solution for 10 days before operation 

produce a transient remission and reduce the vascularity of the gland

Surgery for thyrotoxicosis

Preoperative investigations:
1.

Thyroid function tests; FT

3

and FT

4

along with TSH assay

2.

Thyroid antibodies tests

3.

Serum calcium

4.

An isotope scan for patients with toxic MNG if total thyroidectomy 

is not planned

5.

Preoperative laryngoscopy to check integrity of the vocal cords

Surgery:
The extent of resection depends on:
1.

The size of the gland

2.

The age of the patient

3.

The experience of the surgeon

4.

The need to minimize the risk of recurrence

5.

The wish to avoid lifelong thyroid replacement therapy

Postoperative complications

1. Haemorrhage (Tension and SC Haematoma)
2. Respiratory obstruction
3. RLN injury and change of voice
4. Thyroid insufficiency
5. Parathyroid insufficiency
6. Thyrotoxic crisis (thyroid storm)
7. Recurrent thyrotoxicosis
8. Wound infection
9. Hypertrophic or Keloid scar
10.Stitch granuloma

A malignant thyroid should be suspected in the following

circumstances:

1. A rapidly enlarging solitary swelling in the thyroid
2. Hardiness of part or the whole of the swelling
3. A change in a long standing goitre
4. Loss of upward or lateral mobility of the gland with

swallowing

5. Difficulty in feeling the carotid pulsation on the side of the

swelling (the artery is encased by the growth); the so called

Berry's sign

6. Tracheal obstruction: this incident may occur with

retrosternal goitre, tracheomalacia and Riedel's thyroiditis

7. Hoarseness of voice (RLN involvement by the tumor)
8. Horner's syndrome
9. Associated cervical lymphadenopathy
10. Pain; referring to the ear is more frequent with infiltrating

carcinoma

Clinical Diagnosis, differential diagnosis and investigations of thyroid
neoplasms:

1.

female sex is predominant (♂:♀=1:3). Older patient have more
aggressive disease with a worse prognosis

2.

diagnosis is obvious on clinical examination in cases of undifferentiated
anaplastic carcinoma.

3.

Localised forms of granulomatous and lymphocytic thyroiditis may
simulate carcinoma especially follicular carcinoma

4.

A solitary nodule in a young male is highly suspicious

5.

Biochemical investigations are not very much helpful

6.

Failure to take up

123

I is characteristic of almost all thyroid carcinoma

7.

FNAC play a key role in diagnosis

8.

Incisional or core needle biopsy is justifiable in anaplastic or advanced
obviously irremovable carcinoma

9.

US and/or MRI give valuable information about extent of invasion and
on nodal involvement permitting preoperative planning of resection

10. Frozen section biopsy has a limited role

Surgical treatment:

• For large, locally aggressive or metastatic differentiated thyroid cancer

(high-risk patient); total thyroidectomy with excision of adjacent

involved structures with LNs dissection followed by radioactive iodine

ablation with long-term TSH suppression

• For low-risk differentiated thyroid cancer; a tumor less than 1 cm total

thyroidectomy with central compartment node dissection followed by

123

I-scan postoperatively to detect and ablate metastasis. The clue for

cure is the undetectable thyroglobulin level.

Additional measures:
• Thyroxine for replacement and suppression of endogenous TSH
•

123

I; used for detection and ablation of metastasis. All normal thyroid

tissue must be removed or ablated prior to this therapy. It is mainly

indicated in:

1.

Unresectable disease

2.

Local recurrence

3.

Metastatic disease

4.

High-risk patient

5.

Patient with rising serum thyroglobulin level (a sensitive marker for

differentiated thyroid cancer recurrence)

Papillary                                   Follicular

The undifferentiated (Anaplastic) carcinoma

• Occur mainly in elderly females
• Lethal tumor with very low survival rate
• Local infiltration is an early feature
• Spreads by lymphatic and blood
• Complete resection is only possible in the minority of patients
• For cases with tracheal obstruction; tracheostomy is best avoided. 

Tracheal decompression by isthmusectomy is indicated and 

material is submitted for histopathological assessment

• Radiotherapy generally is indicated in all cases
• Chemotherapy is not useful 

Malignant lymphoma

• Most of the cases occur on a background of lymphocytic

thyroiditis

• Diagnosis is usually by core needle or open biopsy
• Highly responsive to radiotherapy thus surgery is unnecessary
• Prognosis is good if there is no involvement of cervical LNs

Medullary carcinoma

•

from Parafollicular C-cells derived from neural crest. Cells mimic that of carcinoid
tumor with characteristic amyloid stroma. not TSH dependent and do not take up
radioactive iodine

•

Diarrhoea in 1/3 of cases (5-hydroxytryptamine or prostaglandins produced by
tumor cell)

•

High levels of serum calcitonin and CEA are considered as serum markers

•

10-20% incidence of familial tumors. + adrenal pheochromocytoma and
parathyroid hyperplasia (Multiple Endocrine Neoplasia type 2A or MEN-2A). it
usually affect children and young adults while sporadic cases may occur at any
age with no sex predominance. Medullary thyroid carcinoma associated with
prominent mucosal neuroma of the lips, tongue and inner aspect of the eye lids
along with marfanoid features constitute the syndrome of MEN-2B

•

Lymph nodes involved in 50-60% of cases especially in familial cases and blood-
born metastasis is also common

•

a slowly progressive malignancy with long term survival even with no cure

•

Treatment for sporadic cases is by total thyroidectomy with central and bilateral
cervical LNs dissection

•

Familial cases are now detected by genetic screening for “RET” mutation
supplemented by serum calcitonin assay in the basal state and after stimulation.
Prophylactic surgery is indicated in infants with genetic traits.

Chronic lymphocytic                  Granulomatous                        Riedel's