Die linke Vena intercostalis superior entwässert den posterolateralen Teil des linken zweiten, dritten und gelegentlich auch des vierten Interkostalraums. Die Zuflüsse aus jedem Zwischenraum vereinigen sich in der Nähe der Seitenfläche des dritten Wirbelkörpers, bevor sie nach vorne durch das Mediastinum verlaufen. Er verläuft anterolateral des Aortenbogens zwischen dem linken Zwerchfellnerv und dem linken Vagusnerv. Schließlich vereinigt sie sich mit der unteren Oberfläche des mittleren Abschnitts der linken Vena brachiocephalica.
Gelegentlich kann die Vene einen anderen Verlauf nehmen, z. B. in die akzessorische Vena hemiazygata übergehen.
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