Die endokrinologische Diagnostik beginnt schon beim Eintreten in das Untersuchungszimmer: Gangbild, Körperhaltung und die äußere Erscheinung geben dem Arzt erste Hinweise auf eine hormonelle Störung. Im Arzt-Patienten-Gespräch erhärten die geschilderten Beschwerden und gezielte Fragen des Arztes den Verdacht einer Erkrankung der Hormondrüsen oder des Stoffwechsels. Der Beweis einer hormonellen Störung wird mit Blutuntersuchungen erbracht, in denen die Hormonspiegel gemessen werden.
Das Hormonsystem basiert auf Regelkreisen mit negativer Rückkopplung („je mehr umso weniger“ und „je weniger umso mehr“). Bei Verdacht auf eine Hormonstörung überprüft der Arzt die regelrechte Funktion dieser Regelkreise mit einem hormonellen Funktionstest.Bei der Schilddrüse funktioniert dieser z. B. so: Der Arzt spritzt dem Patienten TRH (Thyreotropin Releasinghormon) direkt ins Blut, was die Hypophyse dazu auffordert, TSH (Thyreoidea stimulierendes Hormon) auszuschütten, wobei diese Mehrausschüttung im Blut nachweisbar ist. Bleibt sie aus, muss die Hypophyse geschädigt sein. (Die in der Abbildung vorkommenden und hier genannten Abkürzungen sind entweder nachfolgend im Text erläutert oder in der Übersicht der Geschlechtshormone).
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Darüber hinaus sind oft hormonelle Funktionstests (hormonelle Stimulations- oder Hemmtests) notwendig. Sie zeigen, ob sich die Hormonausschüttung steigern lässt, wenn der Patient Steuerhormone gespritzt bekommt. So überprüft der Arzt, ob die hormonellen Regelkreise intakt sind.
Stehen Organe unter Krankheitsverdacht, wird mit Untersuchungsverfahren wie Ultraschall, CT oder Kernspin die Organstruktur untersucht. Hiermit können Gewebeveränderungen oder Vergrößerungen der Organe nachgewiesen werden. Bei Krebsverdacht wird per Biopsie etwas Gewebe entnommen und dann untersucht. Eine solche Biopsie ist zum Beispiel bei Schilddrüsenerkrankungen einfach und so gut wie schmerzfrei durchführbar.