matlab-read-medical-data

读取和写入医学数据

在 MATLAB 中读取、写入和处理医学成像数据。本技能涵盖 Image Processing Toolbox（IPT）函数和 Medical Imaging Toolbox（MIT）增强型 API。

适用场景

• 读取或写入 DICOM、NIfTI 或 NRRD 文件
• 使用 dicomCollection 列出 DICOM 序列
• 提取空间参考信息或坐标变换
• 更改体数据方向或提取定向切片
• 处理 DICOM RT 结构（轮廓、掩膜、修改/写入）
• 匿名化 DICOM 数据

不适用场景

• 显示或可视化体数据（使用 matlab-display-volume 技能）
• 显示带注释的 2-D 医学图像（使用 matlab-display-image 技能）
• 读取非医学图像格式（PNG、TIFF、JPEG）——使用 imread

工具箱检测——首要关键步骤

选择处理方式前，务必检查哪些工具箱可用。 如果已安装 Medical Imaging Toolbox，优先使用其 API。如果只有 Image Processing Toolbox 可用，则使用 IPT 模式。

任务 → 函数速查表

任务	仅使用 IPT	使用 Medical Imaging Toolbox（首选）
读取单个 DICOM 文件	dicomread + dicominfo	medicalImage
读取 DICOM 文件夹	dicomreadVolume	medicalVolume
读取 NIfTI	niftiread + niftiinfo	medicalVolume
读取 NRRD	—（需要 MIT）	medicalVolume 或 nrrdread + nrrdinfo
列出 DICOM 序列	dicomCollection	dicomCollection
空间参考	imref3d	medicalref3d
提取定向切片	手动索引	extractSlice
更改方向	手动使用 permute	updateOrientation
读取 DICOM RT 结构	dicomContours(dicominfo(file))	同左
匿名化 DICOM	dicomanon + dicomuid	同左
可视化体数据	volumeViewer	medicalVolumeViewer 或 volshow(medVol)

4 个常用模式

1. 读取 DICOM 文件夹

直接对 DICOM 文件夹路径调用 medicalVolume 或 dicomreadVolume。不要先调用 dicomCollection——读取仅包含单个序列的文件夹时，这没有必要。

% WITH Medical Imaging Toolbox (preferred):
medVol = medicalVolume("path/to/dicom/folder");
V = medVol.Voxels;               % Auto-rescaled (e.g., HU for CT)
spacing = medVol.VoxelSpacing;   % [dx dy dz] in mm
orientation = medVol.Orientation; % "transverse", "coronal", "sagittal"
modality = medVol.Modality;       % "CT", "MR"

% Access spatial referencing via VolumeGeometry (medicalref3d object)
geom = medVol.VolumeGeometry;
geom.VolumeSize;                  % [rows cols slices]
geom.PatientCoordinateSystem;     % "LPS+" or "RAS+"
geom.Position;                    % [slices×3] slice positions in patient coords
geom.VoxelDistances;              % {[slices×3] [slices×3] [slices×3]} per-axis distances
geom.PixelSpacing;                % [slices×2] in-plane pixel spacing per slice
geom.IsAffine;                    % true if uniform spacing (affine transform)
geom.IsAxesAligned;               % true if volume axes align with patient axes
geom.IsMixed;                     % true if slices have varying pixel spacing

% IPT only:
[V, spatial, dim] = dicomreadVolume("path/to/dicom/folder");
V = squeeze(V);  % Remove singleton 4th dimension

2. 读取 NIfTI 文件

% WITH Medical Imaging Toolbox (preferred):
medVol = medicalVolume("path/to/file.nii.gz");

% IPT only:
V = niftiread("path/to/file.nii.gz");
info = niftiinfo("path/to/file.nii.gz");
voxelSize = info.PixelDimensions(1:3);

3. 列出 DICOM 序列并读取其中一个

仅在以下情况下使用 dicomCollection：

• 用户说明文件夹中包含多个序列或体数据
• medicalVolume 或 dicomreadVolume 失败并报错（例如“不是 DICOM 文件”或“检测到多个体数据”）
• 在决定读取哪个序列之前，需要确认有哪些序列

dicomCollection 会扫描目录、排除非 DICOM 文件，并返回一个表格，每一行对应一个序列。它不会读取像素数据。

collection = dicomCollection("path/to/directory");
disp(collection);  % Table with Modality, SeriesDescription, Rows, Columns, Frames

% WITH Medical Imaging Toolbox:
medVol = medicalVolume(collection, "s1");

% IPT only:
[V, spatial] = dicomreadVolume(collection, "s1");

4. 提取切片 / 更改方向（需要 Medical Imaging Toolbox）

medVol = medicalVolume("path/to/file.nii");

% Extract slices — works for any orientation
[axialSlice, position, spacings] = extractSlice(medVol, 50, "transverse");
[coronalSlice, ~, ~] = extractSlice(medVol, 30, "coronal");
[sagittalSlice, ~, ~] = extractSlice(medVol, 45, "sagittal");

% If medVol.Orientation is not empty, use it as the third input
[sliceData, position, spacings] = extractSlice(medVol, 50, medVol.Orientation);

% Change orientation — do NOT use permute
medVolCoronal = updateOrientation(medVol, "coronal");  % Returns NEW object

updateOrientation 于 R2025a 引入。

详细参考文件

重要：为以下任何任务生成代码前，请先阅读匹配的参考文件。

任务触发条件	参考文件	编写前请先阅读
使用 IPT 读取/写入 DICOM 或 NIfTI	references/ipt-reading-writing.md	编写 dicomreadVolume、niftiread、imref3d 或重缩放逻辑
使用 medicalVolume、medicalImage、切片或方向	references/mit-medical-volume.md	编写 medicalImage、medicalVolume、extractSlice 或 updateOrientation 调用
空间参考或坐标变换	references/mit-spatial-referencing.md	编写 medicalref3d、intrinsicToWorld 或 worldToIntrinsic 调用
RT 结构（轮廓、标签图、RTSTRUCT）	references/dicom-rt-workflows.md	读取、编辑、显示或绘制轮廓/RTSTRUCT 文件，或编写任何 dicomContours、plotContour、createMask、addContour、deleteContour 调用
匿名化 DICOM 文件	references/dicom-anonymization.md	编写任何 dicomanon 或 dicomuid 调用

应避免的旧模式

不要使用	改用	原因
对单个文件使用 dicomread + dicominfo	medicalImage（MIT）	统一访问、自动重缩放
对 DICOM 文件夹使用 dicomreadVolume	medicalVolume（MIT）	保留空间参照
niftiread + niftiinfo	medicalVolume（MIT）	统一容器
使用 V.Voxels(:,:,n) 或 V(:,:,n) 提取切片	extractSlice(medVol, n, medVol.Orientation)（MIT）	处理方向和空间元数据，无论存储顺序如何都能正常工作
手动使用 permute 调整方向	updateOrientation(medVol, orient)（MIT）	更新空间元数据
手动解析 RT 结构体	dicomContours(info)	输出整洁的表格
volumeViewer	medicalVolumeViewer（MIT，R2026a）	医学专用功能
对医学图像使用 imshow	imageshow	为医学数据提供更合适的默认设置

约定

• 选择函数前，始终检测可用的工具箱
• 优先使用 Medical Imaging Toolbox API（medicalVolume、medicalImage）
• 对不可变方法始终捕获其输出（deleteContour、updateOrientation）
• 写入 RT Structure DICOM 文件时，始终使用 CreateMode="Copy"
• 默认不要在 medicalVolume/dicomreadVolume 前调用 dicomCollection——直接对文件夹路径调用读取函数
• 仅在以下情况下使用 dicomCollection：文件夹中包含多个序列、medicalVolume 出错，或需要在不读取像素数据的情况下确定有哪些序列
• 对灰度数据，始终对 dicomreadVolume 的输出使用 squeeze
• 始终使用 extractSlice 从 medicalVolume 获取切片——不要使用 V.Voxels(:,:,n) 手动索引。extractSlice 会处理方向和空间元数据，无论卷在磁盘上的存储方式如何都能正确工作
• 切勿手动解析嵌套的 DICOM 结构体——使用 dicomContours
• extractSlice 参数顺序：(vol, sliceIndex, direction)——数值参数在字符串参数之前
• intrinsicToWorld 返回 3 个独立输出：[x, y, z]——而非单个向量

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