甲状腺细胞对碘化物具有特殊的亲和力，在服用一定的碘131后，被甲状腺大量的吸收，当碘131被甲状腺组织吸收后，释放出β射线，β射线的有效射程仅有0.5到2毫米，能选择性的破坏甲状腺腺泡上皮，而不影响邻近组织。甲状腺组织受到长时间照射后，其腺体被破坏，逐渐坏死，从而减少甲状腺素的分泌功能，从而达到治疗甲亢的目的。随着治疗的时间延长，部分患者会出现甲状腺功能减退的症状。
由于碘131的特殊性，在体内存储存的时间较长，所以治疗后导致甲减就需要终身替代治疗，一般服用优甲乐进行替代治疗。所以，甲亢服用碘131的后遗症主要还是引起甲状腺功能减低症。
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