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腕頭動脈は長さ4～5cmで、大動脈弓から分岐する血管の中で最も太い。気管の右半分の前を斜めに右上方へ進み、右の胸鎖関節付近で右総頸動脈と右鎖骨下動脈に分岐する。
**局所解剖：**この血管は多くの場合、完全に胸腔内に位置する。前方は胸骨柄に覆われるが、上部では胸骨舌骨筋と胸骨甲状筋の起始部により、下部では左腕頭静脈により胸骨柄から隔てられている。右側には右腕頭静脈、左側には左頸動脈がある。胸鎖乳突筋の両頭間で鎖骨上縁から進入すると、腕頭動脈に容易にアクセスできる。
変異：最下甲状腺動脈（Arteria thyreoidea ima）はGruberとNuhnによると10%の頻度で観察され、腕頭動脈（6.2%）、大動脈弓（0.5%）、頸動脈、鎖骨下動脈、甲状頸動脈、またはその他の下頸部の動脈から分岐する。この動脈は最下甲状腺静脈（常に存在する）とともに気管の前面を上行し、気管と胸腺に小枝を与え、甲状腺の峡部および片側または両側の下葉に分布する。このような場合、下甲状腺動脈が完全に、または部分的に欠如していることがある。