131ヨードが甲状腺に取り込まれると.放射線のエネルギーのほとんどすべてが甲状腺組織で吸収されるが.甲状腺の中心部にある濾胞上皮細胞で吸収されるエネルギーは.甲状腺の周囲にある厚さ2mmの細胞層で吸収されるエネルギーよりも大きいため.甲状腺の中心部に対するダメージは甲状腺の周辺部に対するダメージよりも大きくなる。 これは.甲状腺の周辺細胞から放出された放射線のエネルギーの一部が.甲状腺組織の外で失われるためである。 人が100mmCiまでの131ヨウ素を摂取しても.甲状腺やそのほかの内分泌腺の末梢臓器に病理学的変化を起こさないことが観察されている。 131ヨード投与1週間後.甲状腺には一般に組織学的変化はない。2〜4週間後.甲状腺の中心部ではすでに間質水腫.変性.急性血栓性・出血性血管炎.空胞形成を伴う上皮腫脹.多形核細胞の浸潤を伴う濾胞崩壊などの顕著な破壊的変化が見られる。 2～3ヵ月後には.線維性過形成.リンパ球浸潤.小動脈の肥厚とヒアリン化.濾胞上皮の剥離.および濾胞上皮の緩やかな死が甲状腺で観察される。