眼眶放射治疗甲状腺相关眼病的作用机制是基于浸润至眼眶组织的对疾病发展至关重要的淋巴细胞对放射治疗高度敏感。

一项随机双盲对照临床试验(Lancet. 1993;342(8877):949-54)，甲功正常的中重度甲状腺相关眼病患者给予泼尼松龙或眼眶放射治疗，激素治疗的治疗成功率是50%，眼眶放射治疗为46%。治疗成功的主要反应指标是眼外肌功能和软组织水肿的改善，而对眼球突出和视力没有改善。激素治疗和眼眶放射治疗的治疗反应没有差异，但，泼尼松龙口服的治疗反应更迅速。作为中重度甲状腺相关眼病的初始措施，激素口服治疗和眼眶放射治疗的有效性一致。

另一项随机双盲对照临床试验(Lancet. 2000;355(9214):1505-9)，纳入甲功正常的II～IV级甲状腺相关眼病患者，既往没有任何治疗，排除标准为糖尿病和视神经病变，随机给予眼眶放射治疗（20 Gy）或安慰放射治疗。评估标准：NO SPECS分级降低为成功，升高为失败。眼眶放射治疗的成功率为63%，失败率为7%；安慰放射治疗的成功率为31%，失败率为17%。眼眶放射治疗主要改善眼球突出度、眼睛主观评分和临床活动性评分，安慰放射治疗主要改善眼睛主观评分和临床活动性评分。针对IV级甲状腺相关眼病患者，眼眶放射治疗的成功率为82%，安慰放射治疗的成功率为27%；而在II、III级甲状腺相关眼病患者，眼眶放射治疗和安慰放射治疗两者之间无差异（39 vs. 36%）。因此，眼眶放射治疗可以有效改善甲状腺相关眼病患者的眼球运动功能，而且，仅对眼球运动障碍的甲状腺相关眼病患者有效。

荷兰的一项随机对照临床试验(J Clin Endocrinol Metab. 2004;89(1):15-20)，针对轻度甲状腺相关眼病患者，随机给予眼眶放射治疗和安慰放射治疗。放射治疗的治疗成功率为52%，安慰治疗仅为27%。眼眶放射治疗可以改善眼球运动功能，降低复视程度。眼眶放射治疗者须更少的后续治疗（66 vs. 84%）。然而，眼眶放射治疗不能降低甲状腺相关眼病进展至重度的机会，6例放射治疗者、7例安慰治疗者病情进展。另外，眼眶放射治疗的治疗反应并不能改善生活质量和减少治疗费用。针对眼眶放射治疗甲状腺相关眼病的有效性，荷兰临床研究是高质量证据，因此，眼眶放射治疗可以作为甲状腺相关眼病的有效治疗手段。

梅奥诊所的一项随机双盲对照临床试验(Ophthalmology. 2001;108(9):1523-34)，得到的却是阴性结果。中度甲状腺相关眼病患者，一眼给予眼眶放射治疗（20 Gy），另一眼给予安慰放射治疗，六个月两者互换。评价指标：眼外肌和脂肪体积、眼球突出度、眼球运动幅度、复视程度、睑裂宽度。随访6个月，放射治疗和安慰治疗之间的所有主要指标均没有差异。随访12个月，初始放射治疗者的眼外肌体积和眼球突出有轻微改善。鉴于梅奥诊所的优越的评估技术水平，眼眶放射治疗没有任何益处的结论简直不可思议。然而，来自梅奥诊所的研究可能存在偏倚。第一，招募的患者来自整个美国，可能导致选择偏倚。第二，45%的入选患者既往曾行激素治疗，而且不太可能有治疗反应。第三，并非所有患者随访期间均甲功正常，有一定数量的患者不得不进行甲状腺素水平的调整。

综上所述，眼眶放射治疗可以作为甲状腺相关眼病的有效治疗手段，而且，主要针对眼球运动功能发挥作用。