The aortic vessel tree is composed of the aorta and its branching arteries, and plays a key role in supplying the whole body with blood. Aortic diseases, like aneurysms or dissections, can lead to an aortic rupture, whose treatment with open surgery is highly risky. Therefore, patients commonly undergo drug treatment under constant monitoring, which requires regular inspections of the vessels through imaging. The standard imaging modality for diagnosis and monitoring is computed tomography (CT), which can provide a detailed picture of the aorta and its branching vessels if completed with a contrast agent, called CT angiography (CTA). Optimally, the whole aortic vessel tree geometry from consecutive CTAs is overlaid and compared. This allows not only detection of changes in the aorta, but also of its branches, caused by the primary pathology or newly developed. When performed manually, this reconstruction requires slice by slice contouring, which could easily take a whole day for a single aortic vessel tree, and is therefore not feasible in clinical practice. Automatic or semi-automatic vessel tree segmentation algorithms, however, can complete this task in a fraction of the manual execution time and run in parallel to the clinical routine of the clinicians. In this paper, we systematically review computing techniques for the automatic and semi-automatic segmentation of the aortic vessel tree. The review concludes with an in-depth discussion on how close these state-of-the-art approaches are to an application in clinical practice and how active this research field is, taking into account the number of publications, datasets and challenges.


翻译:主动脉血管树由主动脉及其分支动脉组成,对全身血液供应起着关键作用。主动脉疾病,如动脉瘤或夹层分离,可能导致主动脉破裂,采用开放手术治疗风险极高。因此,患者通常接受药物治疗,并进行常规监测,其中需要通过成像检查检查血管。诊断和监测的标准成像方法是计算机断层扫描(CT),配合名为CT血管造影(CTA)的造影剂可以提供主动脉及其分支血管的详细图像。最理想的情况下,结合连续CTA的整个主动脉血管树几何形状进行比较。这不仅能检测到主动脉的变化,而且还可以检测到由主要病理或新发展引起的其分支的变化。手动完成这种重构需要逐层轮廓剪切,一个主动脉血管树可能需要数天时间。因此,在临床实践中不可行。然而,自动或半自动血管树分割算法可以在一小部分手动执行时间内完成此任务,并与临床医生的日常实践并行进行。在本文中,我们系统地审查了自动和半自动分割主动脉血管树的计算技术。综述最后深入讨论了这些最先进方法在临床实践中的应用及所处研究领域的活跃度,考虑到出版物、数据集和挑战的数量。

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