Estes são os principais projectos do LIP na área da instrumentação para radioterapia, e são desenvolvidos em parceria com um Instituto Português de Oncologia, o Centro Hospitalar da Universidade de Coimbra, e vários centros de investigação médica internacionais. O objetivo é melhorar a radioterapia através da otimização do tratamento em tempo quasi-real, de modo a poupar o tecido saudável circundante. Para tal, utilizamos raios X ou gama emitidos ortogonalmente ao feixe de tratamento, e/ou tomografia por emissão de positrões (PET in-beam).

A técnica de imagiologia OR pode ser dividida em três ramos principais: (1) OrthoCT (orthogonal computer tomography) para monitorizar a radioterapia (raios X de alta energia); (2) O-PGI (orthogonal prompt-gamma imaging) para monitorizar a terapia de protões; e (3) PET in-beam também para monitorizar os tratamentos de terapia de protões.

Como exemplo de progressos recentes, os resultados da análise de uma cavidade irradiada no interior de um fantoma cilíndrico de acrílico, utilizando um sistema OrthoCT de pequena escala, provaram recentemente, pela primeira vez, que é possível obter imagens do interior de um objeto sem rodar nem o objeto nem a fonte de raios X. Quanto aos estudos O-PGI, um colimador multi-folhas foi totalmente optimizado utilizando a simulação Geant4 e as nossas próprias rotinas de reconstrução. A otimização baseou-se na análise das imagens obtidas após a irradiação do fantoma NCAT (fantoma antropomórfico do tronco cardíaco) com feixes de protões realistas e terapêuticos. O mais difícil dos três cenários considerados foi a irradiação da glândula pituitária. Neste caso, o tecido edematoso pode ser responsável por um desvio do pico de Bragg da ordem de 2 mm, que o sistema O-PGI foi capaz de discriminar claramente. Está-se agora a trabalhar no sentido de conceber uma granularidade e um posicionamento óptimos do cristal, de modo a que o poder de resolução de 2 mm seja mantido com um sistema O-PGI realista. O movimento dos órgãos (por exemplo, pulmões) e das vértebras na irradiação pediátrica de corpo inteiro será também analisado através de simulações de Monte Carlo e submetido a ambos os sistemas optimizados de O-PGI e de PET in-beam.