医学图像人工智能分析是在海量医学影像、数字病理图像等数据的基础上，利用人工智能技术，得到蕴含在这些大数据中的深层定量特征，用于指导基础生物医学研究和临床应用。针对肿瘤等重大疾病，医学图像人工智能分析的挑战性科学问题主要包括两个：针对成像过程中由成像设备和方案导致的图像质量下降问题，如何利用基于人工智能的图像后处理技术，提升图像质量；针对肿瘤基因异质性引起临床诊断假阴性率和假阳性率高的问题，如何利用人工智能技术定量评估肿瘤异质性，提高癌症诊断和预后预测的精准度。实验室通过医工交叉和自主创新，针对影像、病理等大数据，形成了一条从医学图像质量提升到医学图像标志物构建的研究主线。