新辅助化疗已经成为乳腺癌的标准治疗方案,但乳腺癌的高度异质性存在于肿瘤发生发展或化疗的各个时间阶段中。这种肿瘤时间异质性给化疗方案的选择及患者预后评估带来困难。那么,需明确化疗前后差异变化显著的预后标记物,为化疗提供临床参考价值。目前,关于乳腺癌新辅助化疗的预后预测及疗效分析研究主要集中在对单个化疗阶段的患者临床病理指标（年龄、免疫组化）、肿瘤的影像参数上寻找预后标志物。但是这些研究未充分考虑化疗前后或不同化疗阶段之间可能存在的显著变化因素对预后疗效预判和患者预后生存状况的潜在信息。此外,肿瘤的时间异质性本质上是肿瘤发展时间上基因差异化地表达而带来生物表型上的改变。因此,本研究结合乳腺癌新辅助化疗前后的基因表达数据和影像学数据,挖掘差异变化显著的预后分子标记物和影像学标记物,然后通过建立预后预测模型将两者进行关联,最后基于生存分析方法对其预后价值进行验证。本论文的具体内容有:（1）分解而得化疗前后细胞亚群数据:第一,基于混合物凸分析方法（Convex Analysis of Mixtures,CAM）分解化疗前后的基因表达数据,经过模型参数选择获得亚群表达矩阵和相应的标记基因,对标记基因进行KEGG通路分析解释其生物学意义。第二,基于描述组织细胞异质性的x Cell算法从化疗前后基因表达数据提取64个细胞亚群和3个细胞类型数据。（2）化疗前后的亚群变化及其与预后的关联性分析:首先对化疗前后的细胞亚群数据进行包括统计、KDDN差异网络、复杂网络进行探索性分析,发现免疫、基质或微环境细胞数据在化疗前后变化明显。其次,构造了化疗前后亚群之间的欧式距离和相对变化量作为单因素,使用COX回归模型分析其与预后的关联性,发现在化疗前后肿瘤微环境的变化和预后显著相关。（3）基于影像基因组学的预后预测模型构建亚群变化及预后分析:在前述由基因数据分解得到的化疗前后细胞亚群数据和影像数据中,构建细胞亚群与筛选出的最优影像特征关联关系,然后分别构建化疗前后的弹性网络回归预后预测模型,最后在两个独立验证集上预测影像标签,验证预后价值。本论文通过乳腺癌新辅助化疗前后细胞亚群的变化分析及其与预后关联性分析,得出在化疗前后细胞亚群的变化尤其肿瘤微环境变化特性可以作为预后分子标记物,并发现了肿瘤微环境数据在化疗前后有下降趋势,这种趋势预示着乳腺癌患者化疗结束后有良好的预后生存状况。进一步通过细胞亚群与影像特征关联性研究,发现了化疗前后潜在的影像学预后标志物。这些标志物的确定给乳腺癌患者新辅助化疗方案选择或疗效预测提供有效信息。