Die zum Arm führenden Nerven und Gefäße treten durch eine schmale Lücke aus dem Brustkorb aus, die oben durch das Schlüsselbein, unten die erste Rippe sowie seitlich die Skalenusmuskeln begrenzt ist. Verschiedene anatomische Anomalien können zu einer Kompression der Nerven und Gefäße in dieser Engstelle führen. Diese Anomalien sind von Geburt an vorhanden, werden aber erst im mittleren Lebensalter symptomatisch. Auslöser sind ein Nachlassen des Muskeltonus mit Haltungsverschlechterung (Rundrücken mit nach vorn hängenden Schultern), Gewichtszunahme sowie Muskelverspannungen nach Verletzungen im Bereich der Halswirbelsäule und des Schultergürtels oder bei sportlicher und beruflicher Überlastung der Schultergürtelmuskulatur.

Die Beschwerden variieren in Abhängigkeit von der befallenen Nervenwurzel. Patienten mit einer Kompression des unteren Plexus haben Schmerzen in Schulter und Nacken mit Ausstrahlung zum Schulterblatt und in die Supraklavikulargrube sowie Schmerzen an der Innenseite des Ober- und Unterarmes. Die Beschwerden werden durch Abduktion und Außenrotation des Armes sowie beim Tragen ausgelöst oder verstärkt. Die Kraft des Armes, insbesondere der Ulnaris-innervierten Beugemuskeln der Hand und Finger sowie der für das Spreizen der Finger verantwortlichen M. interossei ist vermindert.In fortgeschrittenen Fällen bestehen Atrophien dieser Muskeln. Intermittierend, insbesondere nachts, treten Parästhesien im Dermatom C8 / Th 1 auf.

Symptome einer Kompression oder einer akuten Thrombose der Vena axillaris sind Spannungsgefühl, Schwellung und livide Verfärbung des Armes und erweiterte Kollateralvenen an Oberarm, Schulter und Brust.

Die Kompression der Arteria axillaris führt zu rascher Ermüdung des Armes, Blässe und Kälte bei Arbeiten mit über den Kopf erhobenen Armen. Angiographisch nachweisbare Stenosierungen der Arteria axillaris mit poststenotischer Dilatation sind selten, Fingerarterienverschlüsse durch Mikroembolien häufig.

Die Diagnose TOS wird klinisch gestellt bei typischer Schmerzanamnese, Druckschmerz des Plexus brachialis, schwachem Händedruck, Schwäche des M. trizeps und der M. interossei sowie Hypästhesie im Bereich der Hand und des Unterarmes. Durch den Provokationstest nach Roos lassen sich bei Patienten mit TOS die Symptome der unteren Plexuskompression auslösen und die Diagnose sichern. Dazu werden die Arme 90 Grad abduziert und 90 Grad im Ellenbogen gebeugt. Dann wird drei Minuten lang die Faust geöffnet und geschlossen. In dieser Zeit treten die typischen Beschwerden auf.

Bei oberer Plexuskompression können die Symptome durch eine Dehnung des M. skalenus ausgelöst werden. Dazu wird der Arm der betroffenen Seite nach hinten gestreckt, der Kopf zur Gegenseite geneigt und gedreht.

Elektrophysiologische Untersuchungen der Nerven (NLG, SEP) tragen zur  Diagnose TOS nichts bei, können aber weiter distal gelegene Nervenkompressionen  nachweisen bzw. ausschließen.

Differentialdiagnostisch abzugrenzen sind das Karpaltunnelsyndrom und die zervikale Diskopathie.

Bei der Kompression des Nervus medianus im Karpaltunnel bestehen ebenfalls nächtliche Parästhesien, allerdings in den Fingern 2 bis 4 (beim TOS Finger 4 / 5 und ulnarer Unterarm). Druckschmerzhaft ist der N. medianus in Höhe des Handgelenkes, auslösbar sind die Beschwerden durch Beugung des Handgelenkes über eine Minute.

Eine Bandscheibenerkrankung der Halswirbelsäule verursacht konstante Schmerzen in Nacken und Schulter, die durch Drehung des Halses, Kompression des Kopfes und Dehnung des Armes verstärkt werden. Sensibilitätsstörungen betreffen meist den Daumen. Durch ein MRT der Halswirbelsäule können Bandscheibenschäden nachgewiesen bzw. ausgeschlossen werden.

Die Therapie des TOS mit alleiniger neurologischer Symptomatik ist zunächst konservativ. Bei Vermeidung der schmerzauslösenden Armhaltungen und Tätigkeiten, lokaler Wärmeanwendung, Massagen des M. trapezius und der parazervikalen Muskulatur, Infiltration des M. skalenus mit Lokalanästhetika, Gabe von muskelrelaxierenden und analgetischen Medikamenten sowie intensiver Schultergürtelgymnastik (10 mal täglich) werden zwei Drittel der Patienten beschwerdefrei.

Wenn nach 4 Wochen konservativer Therapie keine Besserung eingetreten ist, wenn bei der Elektroneurographie axonale Schäden nachweisbar sind oder wenn vaskuläre Symptome vorliegen, ist eine operative Therapie erforderlich.

Dazu wird über einen Schnitt in der Axelhöhle die erste Rippe entfernt sowie atypische Bänder und eine evtl. vorhandene Halsrippe. Bei oberer Plexuskompression muß auch der gesamte M. skalenus anterior entfernt werden.

Einengungen der Arterie werden durch einen Venenpatch erweitert.

Bei embolischen Fingerarteienverschlüssen oder Raynaud-Symptomen erfolgt gleichzeitig eine thorakale Sympathektomie.

Bei rechtzeitiger Operation werden über 90% der Patienten beschwerdefrei. Nach langdauernder Kompression des Plexus brachialis entsteht eine Fibrose des Epi- und Perineuriums. Dann erholt sich der Nerv auch nach Resektion der Rippe und Spaltung der Nervenhüllen nicht immer und es bleiben Beschwerden bestehen. Zudem zeigen viele Patienten mit jahrelangen Beschwerden durch ein nicht erkanntes oder ein nicht adäquat behandeltes TOS eine sekundäre Neurotisierung, die das Operationsergebnis ungünstig beeinflußt.