TRH兴奋试验的测定方式：
TRH400g静脉注射，分别于注射前、注射后15，30、60、90、120分钟采血，测定血清TSH.正常人TSH水平较注射前升高3～5倍，高峰出现在30分钟，并且持续2-3小时。血清T3、T4浓度增高，反馈抑制垂体TSH释放，故在注射TRH后TSH分泌反应被抑制或者反应降低。
（1）甲亢的诊断：典型的甲亢，血清T3、T4增高，血清TSH降低，静脉注射TRH后各个时间血清TSH均无增高反应。亚临床甲亢、血清T3、T4（包括TT3、TT4、FT3、FT4）正常，血清TSH基本正常，静注TRH后各个时间血清TSH均无明显增高，结合病人的症状和体征，这种结果提示病人可能为亚临床甲亢。弥漫性毒性甲状腺肿时血清T4和T3浓度增高，通过直接负反馈，在垂体前叶阻断TRH的作用，因此静注TRH后血清TSH无增高（无反应），若TSH升高（提示有反应）则可排除此种甲亢存在。但TRH试验无反应，在诊断甲亢前宜先除外垂体疾患或其他影响因素，TRH试验的优点是省时，可在2小时内完成，不引起放射性同位素入体内，无服用甲状腺制剂引起的副作用，尤其是对老年及合并冠心病者安全适用（此不会加重心脏病症状）。
（2）甲低的诊断与鉴别诊断：原发性甲低时血清T4水平低，使血清TSH基值升高以及垂体前叶对TRH的刺激反应增强。通常可根据血清TSH升高来诊断原发性甲低，但某些病人的TSH升高处于临界值，诊断仍难确定，作TRH试验如属明显兴奋，则有助于诊断原发性甲低。继发性甲低，经TRH刺激后血清TSH明显升高者提示病变部位在下丘脑，如无升高则表示继发于脑垂体病，有TSH分泌缺乏。
（3）垂体TSH储备功能的鉴定：垂体瘤、席汉氏综合征、肢端肥大症后期等垂体引起的TSH分泌不足，TSH血清水平低，TRH兴奋试验反应差，可反映TSH分泌物的储备功能差。
（4）垂体催乳素：受TRH兴奋后分泌增多，可反映其储备功能。