A radioterapia intraoperatória (RT-IO) é a administração de níveis terapêuticos de radiação diretamente no tumor alvo, enquanto o mesmo está exposto durante a cirurgia, poupando o tecido circundante normal.

O objetivo da RT-IO é melhorar o controle local do tumor e as taxas de sobrevida para pacientes com diferentes tipos de câncer.

Essa modalidade de tratamento permite a utilização de doses eficazes mais elevadas de radiação em comparação com a radioterapia convencional, onde nem sempre é possível a utilização de doses muito elevadas, uma vez que os órgãos sensíveis podem estar próximos. Na RT-IO, ainda existe a possibilidade dos médicos afastarem temporariamente os órgãos vizinhos ou protegê-los da exposição à radiação.

A RT-IO é utilizada para tratar tumores que são difíceis de serem retirados durante a cirurgia, sem a preocupação de que quantidades microscópicas da doença possa permanecer no leito cirúrgico.

A RT-IO pode ser realizada tanto com feixes de elétrons como de raios X. Os atuais aceleradores lineares miniaturizados móveis fornecem uma gama variável de energia de elétrons de 3 a 12 MeV. E os equipamentos de raios X móveis em miniatura emitem radiação de baixa intensidade de no máximo 50 kV. Devido à maior densidade de ionização causada pela radiação dos raios X no tecido mole, a eficácia biológica relativa dos raios X de baixa energia nas células tumorais é maior quando comparado com os raios X de alta energia ou raios gama que são emitidos por aceleradores lineares. A radiação que é produzida por sistemas móveis de radiação tem uma gama limitada. Por esta razão, as paredes convencionais são consideradas suficientes para impedir a difusão da radiação produzida na sala de cirurgia, sem necessidade de medidas adicionais para proteção contra as radiações. Isso faz com que a RT-IO se torne acessível para mais hospitais

Essa técnica de tratamento foi considerada útil e viável no tratamento multidisciplinar de muitos tipos de tumores sólidos, mas ainda são necessários mais estudos para determinar o benefício de forma mais precisa.