围绕上述总体研究目标，实验室基于信息科学技术，在分子影像前沿技术研究和应用、生物医学大数据分析、智能医疗机器人研制和应用这三个方向开展了系列基础科研工作。每个方面都覆盖了相关领域的基础理论方法研究，关键设备与软件研发，以及临床医学应用转化，并取得了系列研究和转化成果。