Es gibt eine innere Brustwandarterie, früher als innere Brustwandarterie bezeichnet, die aus dem ersten Teil der Arteria subclavia an der Halswurzel auf jeder Seite entspringt. Sie verläuft inferior, posterior zur jeweiligen Vena brachiocephalica und medial zum Musculus scalenus anterior. An dieser Stelle wird sie vom Nervus phrenicus gekreuzt oder kann ihn von der eigenen Seite kreuzen. Die Arteria thoracica interna kann eine Arterie, den perikardiophrenen Ast, versorgen, der den Nerv und jegliches Rippenfell oder Perikard, auf das er trifft, versorgt. Der Nervus thoracicus internus verläuft weiter nach unten tief zum Schlüsselbein, zum Sternohyoideus und zum Sternothyroidus. Im weiteren Verlauf verläuft er horizontal abwärts mit der Vena thoracica interna medial und liegt tief am jeweiligen ersten Rippenknorpel und oberflächlich am darunter liegenden Brustfell (Pleura parietalis). Während sie tief und auf Höhe der Rippenknorpel absteigt, gibt die Arteria thoracica interna die:
Tief im dritten Interkostalraum verläuft die Arterie weiter nach unten, jetzt aber oberhalb des Musculus transversus thoracis an der tiefen Oberfläche des Brustkorbs. Auf der Höhe des sechsten Interkostalraums teilt sich die Arteria thoracica interna in die:
Die Arteria thoracica interna wird von Venae comitantes umhüllt, die über die Vena thoracica interna in die jeweilige Vena brachiocephalica abfließen.
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