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正中神経(n. medianus)は、第6~8頸椎神経と第1胸椎神経(CVI-ThI)の前枝の線維によって形成される腕神経叢の外側束と内側束の接合部から始まり、両方の束は腋窩動脈の前で鋭角に合流します。肩では、正中神経は最初、上腕動脈の外側に位置しながら、1つの筋膜鞘内を通過します。正中神経の投影は、肩の内側溝の位置に対応します。このレベルで、正中神経は多くの場合、筋皮神経との接続枝を持ちます。さらに下方では、正中神経は最初に上腕動脈の外側から曲がり、次に肩の下半分のレベルで上腕動脈の内側に進み、徐々に内側に分岐します。肘屈曲部では、正中神経は上腕動脈の1.0~1.5cm内側に位置し、上腕二頭筋の腱膜下を通過し、円回内筋頭の間を下行します。さらに、指の浅屈筋と深屈筋の間を下行します。前腕下部では、正中神経は内側の橈側手根屈筋腱と外側の長掌筋の間に位置し、手のひらでは手根管を通過します。
正中神経は肩や肘窩では枝を分岐させません。前腕では、正中神経から円回内筋、角回内筋、眼瞼浅屈筋、母指長屈筋、長掌筋、手根橈側屈筋、そして手指深屈筋(外側部)へと筋枝が伸びています。正中神経は、手指深屈筋の内側部と手根尺側屈筋を除く前腕前部群の全ての筋肉を支配しています。また、肘関節へも感覚枝を分岐させています。前腕における正中神経の最大の枝は前骨間神経(n. interosseus anterior)です。これは前骨間動脈とともに前腕骨間膜の前面に位置し、前腕前群の深層筋、橈骨手根関節の関節包、骨間膜および前腕の骨を神経支配します。
手関節レベルでは、正中神経掌側枝が分岐します。この枝は前腕の筋膜を貫通し、さらに手関節橈側屈筋の腱と長掌筋の間を通ります。正中神経掌側枝(r. palmaris n. mediani)は、手首の外側半分の皮膚と母指の隆起部の皮膚の一部を支配します。
手において、正中神経は、短母指筋、反対側の母指筋、短母指屈筋の浅頭、第 1 および第 2 虫状筋を支配します。掌側腱膜の下で、正中神経は 3 つの共通掌側指神経 (名詞: digitales palmares communes) に分岐します。これらの神経は、第 1、第 2、および第 3 中手骨間隙に沿って走り、手の掌側で 3 本半の指の皮膚を神経支配します。第 1 共通掌側神経は第 1 虫状筋を支配し、3 つの皮膚枝、固有掌側指神経 (名詞: digitales palmares proprii) を出します。固有掌側指神経のうち 2 本は親指の橈側と尺側に沿って走り、3 番目は人差し指の橈側に沿って走ります。第 2 および第 3 共通掌側神経は、それぞれ 2 つの固有掌側指神経を出します。これらの神経は、第1指、第2指、第3指の向かい合う側の皮膚、および第2指と第3指の末節骨と中節骨の背側の皮膚に伸びています。第2共通掌側指神経は第2虫様筋も支配します。正中神経は手首と第1、第2、第3指の関節を支配します。