甲状腺原位癌的诊断依据以术后组织病理为金标准：镜下可见甲状腺滤泡上皮来源的异型恶性细胞，病灶完全局限于甲状腺实质内，未突破上皮基底膜或甲状腺包膜，无脉管、神经侵犯，病理未发现淋巴结转移及远处转移；术前甲状腺超声等影像学提示甲状腺内可疑恶性小结节可辅助诊断。
甲状腺原位癌诊断流程包括
1.甲状腺结节临床初筛：通过甲状腺触诊、血清甲状腺功能TSH、T3、T4及肿瘤标志物甲状腺球蛋白Tg、降钙素检测，发现异常甲状腺结节并完成风险分层如TI-RADS分级，确定需进一步检查的结节。
2.超声引导下细针穿刺细胞学检查FNA：对超声提示的可疑恶性结节，行超声引导下细针穿刺获取细胞样本，经病理细胞学分析判断是否存在恶性肿瘤细胞，是术前诊断甲状腺原位癌的核心手段。
3.术中冰冻病理活检：针对术前FNA结果无法明确诊断的患者，术中切除部分病变甲状腺组织行冰冻病理快速检测，明确病变性质及切缘状态，辅助制定手术方案。
4.术后石蜡病理组织学检查：术后对切除的全部甲状腺病变组织进行石蜡包埋、切片染色，镜下明确肿瘤是否未突破上皮基底膜符合原位癌诊断核心标准、组织学分型，是确诊甲状腺原位癌的金标准。
5.分子辅助检测：病理结果存疑病例可辅以BRAF等基因突变检测，进一步验证诊断及评估预后。
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