乳腺癌是严重危害女性健康的一种恶性肿瘤,目前在临床上,新辅助化疗已成为降低浸润性乳腺癌转移复发率的标准模式。有研究表明,预后较差的患者会从新辅助化疗中得到更多的益处,而低复发风险的患者由于新辅助化疗自身的副作用,并没有明显受益,因此,有必要找到一个可靠的预后标志物来鉴别出低复发风险的患者,以减少过度化疗带来的危害。以往的一些研究已经评估了分子特征对乳腺癌预后的预测效果,这种基于分子的评估方法需要侵入性手术或组织活检,且在取样时会受到肿瘤内异质性影响而产生偏差,相比之下,动态增强磁共振成像(dynamic contrast enhanced magnetic resonance imaging,DCE-MRI)有无创性、高分辨率以及丰富的图像信息等优点,有学者研究发现DCE-MRI影像特征与乳腺癌的局部复发和生存相关,但这些研究大多只对整个肿瘤进行分析,且缺少生物学的解释。本论文创新性的对肿瘤异质性区域的影像特征与预后的关联进行探究,并从分子功能方面对其进行解释。具体研究内容包括:(1)实验数据的准备:根据本研究的需要对数据进行筛选,主要包括影像信息、临床信息和分子信息,挑选了实际可用的影像数据,对临床信息进行了统计学分析,并对基因表达数据进行了预筛选。(2)影像和基因表达数据的预处理:对影像数据的预处理主要包括使用计算机半自动的方式对DCE-MRI影像中的病灶区域进行分割,并在整体病灶的基础上利用混合信息凸分析方法(CAM-CM)对异质性区域进行分割,分别提取了整体病灶和异质性区域的统计特征、形态特征和三维纹理特征。对基因表达数据的预处理主要包括负值和缺失值的处理、离群样本的剔除以及候选基因的筛选。(3)影像特征与基因表达模块的关联研究:利用加权基因共表达网络对基因进行模块化分析,计算基因模块第一主成分与影像特征的皮尔逊相关系系数,对与影像特征有较高相关性的基因模块进行 KEGG(Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes)通路分析。(4)乳腺肿瘤异质性区域影像特征与预后的关联性研究:利用Cox比例风险回归模型评估影像特征与预后的关联,当Kaplan-Meier分析中的log-rank P值最小时,确定了影像特征的最优阈值,分别在整体病灶和异质性区域利用弹性网络回归模型建立影像特征的多基因标签,并在独立测试集中测试不同区域影像特征的多基因标签对预后的预测能力,最后分析比较异质性区域和整体病灶影像特征多基因标签预测预后能力的差异,同时对多基因标签进行KEGG通路分析和生物学注释。本文对乳腺肿瘤异质性区域影像特征与预后的关联进行研究,同时分析了影像特征与基因模块的关联性,并建立了影像特征的多基因标签。研究结果表明,DCE-MRI影像特征与预后存在关联,且异质性区域影像特征的多基因标签对预后的预测能力明显优于整体病灶。证明肿瘤异质性区域的定量影像特征对乳腺癌的预后预测有潜在的价值,也许可以作为一个临床标志为乳腺癌的治疗决策提供有用信息。