Les fibres longitudinales de l'œsophage forment une gaine complète autour du tube. Elles sont généralement plus épaisses que les fibres circulaires internes. Juste en dessous de l'origine de l'œsophage, les fibres de la couche longitudinale forment deux fascicules longitudinaux qui s'attachent à la crête médiane de la surface de la lamelle du cartilage cricoïde. Elles s'attachent également aux cartilages aryténoïdes.
En bas, les fibres longitudinales se confondent avec celles de la paroi de l'estomac.
Les fibres de la couche longitudinale externe peuvent fusionner avec d'autres structures du médiastin, par exemple la plèvre gauche, le péricarde, afin d'ancrer l'œsophage.
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