基于MATLAB的心力衰竭患者临床数据可视化分析系统的设计与实现
摘要：心力衰竭是一种发病率和死亡率较高的心血管疾病，其临床数据通常具有指标数量多、数据类型复杂以及变量之间关联性较强等特点。传统的数据分析方式主要依赖人工统计和单一图表展示，存在分析效率较低、结果不够直观以及临床指标间关系难以综合呈现等问题。为提高心力衰竭患者临床数据的管理、统计与可视化分析能力，本文设计并实现了一套基于MATLAB的心力衰竭患者临床数据可视化分析系统。
项目概览
项目简介
系统以MATLAB R2020b为开发平台，采用模块化和三栏式图形用户界面设计，将系统划分为数据管理、统计分析、可视化展示、结果汇总和报告导出等功能模块。数据管理模块支持CSV、XLS和XLSX格式临床数据文件的读取，并对年龄、贫血、肌酸磷酸激酶、糖尿病、射血分数、高血压、血小板、血清肌酐、血清钠、性别、吸烟情况、随访时间和死亡事件等字段进行完整性校验。统计分析模块能够计算患者总数、平均年龄、性别比例、死亡率及低射血分数患者数量等关键指标。可视化分析模块通过直方图、柱状图、饼图和散点图，对患者年龄分布、血清肌酐水平、左心室射血分数、主要健康状况、生存状态以及临床指标相关性进行展示。同时，系统设置综合数据仪表板，可集中呈现多项核心统计结果，并采用不同颜色区分患者存活与死亡状态。
在系统交互设计方面，本文采用左侧流程控制区、中部数据可视化工作区和右侧结果摘要区的三栏布局，实现数据加载、图表切换、数据表格浏览、临床参考区间提示和统计摘要显示。系统还具备异常数据提示、运行状态反馈、图表清空和文本分析报告导出功能，可将患者总体信息、人口学特征、生存状态、健康状况及关键临床指标自动生成结构化报告。
系统测试结果表明，该系统能够稳定完成心力衰竭临床数据的读取、校验、统计分析和可视化展示，界面布局清晰，操作流程简便，分析结果直观。该系统可为心力衰竭临床数据的科研统计、特征观察和辅助分析提供有效工具，但系统输出结果仅用于数据分析与科研参考，不能替代专业医疗诊断。
系统架构
本系统采用模块化三层架构，由数据层、业务逻辑层和用户交互层组成。数据层负责心力衰竭临床数据的读取、存储及字段校验；业务逻辑层实现患者信息统计、临床指标分析、相关性分析、综合仪表板和报告导出；用户交互层基于MATLAB GUI构建三栏式界面，通过直方图、柱状图、饼图、散点图和数据表格展示分析结果，实现临床数据加载、统计分析、可视化展示与报告输出的一体化处理。
图1 系统架构图
技术创新
创新点1：多维临床指标协同可视化分析
系统融合年龄、血清肌酐、射血分数、健康状况、生存状态及指标相关性等多维数据，通过直方图、柱状图、饼图、散点图和综合仪表板实现多角度联动分析，提高临床数据结果的直观性与分析效率。
创新点2：融合临床参考区间的智能统计与报告生成
系统将血清肌酐和射血分数参考范围嵌入可视化过程，自动标注异常指标，并结合字段校验、关键指标统计、状态反馈和分析报告导出功能，实现从数据载入到结果输出的一体化处理。
快速开始
在MATLAB命令窗口中切换至项目目录并输入`HeartFailureGUI`即可启动系统，首次使用请点击”加载数据集”按钮载入299例患者数据，随后可通过左侧7个分析按钮进行交互式数据可视化分析。
环境要求
运行环境要求MATLAB R2020b及以上版本（无需任何外部工具箱依赖），操作系统支持Windows 10/11、macOS 10.14+或Linux（Ubuntu 18.04+），最低硬件配置为4GB内存、100MB可用磁盘空间、1600×900分辨率显示器，推荐8GB内存以确保流畅运行。
运行展示
运行HeartFailureGUI.m
图2 主界面
图3 加载临床数
图4 年龄分布分析
图5 血清肌酐分
图6 射血分数分析
图7 健康状况统计
图8 生存状态分析
图9 相关性分析
图10 综合仪表板
图11 导出报告
项目资源
配套文件
包括完整的项目源代码、演示视频、运行截图，开箱即用。
项目信息
作者信息
作者：Bob (张家梁)
项目编号：SD-8-M
原创声明：本项目为原创作品