De chaque côté, l'artère intercostale supérieure alimente les deux espaces intercostaux postérieurs et supérieurs.
Chacune naît du tronc costocervical ipsilatéral de l'artère sous-clavière. Elle descend en avant du col de la première côte et rejoint successivement, sur sa face médiale, la veine intercostale suprême, puis le ganglion stellaire et le tronc sympathique. Passant inférieurement et latéralement aux corps vertébraux, elle se divise en ses branches terminales au niveau du premier espace intercalaire.
La troisième artère intercostale postérieure s'anastomose avec l'artère intercostale supérieure et, de fait, la première peut constituer le principal apport artériel au deuxième espace intercostal de chaque côté.
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