Пример приложения (ссылку на сайт продукции такого типа или же на демку), чтобы можно было убедиться, что сие возможно.
Возможно. Люди томографию обрабатывают при помощи .NET - включая 3-хмерную визуализацию и запись/показ видео рентгеноскопии.
Учти, что к программам на C# можно подключать dll, написанные, на чём угодно. Поэтому если захочется использовать какие-то готовые решения (например, библиотеку fftw для быстрых Фурье-преобразований, способную работать в реальном времени) - они внедрятся без вопросов.
И на примере данного приложения посмотреть, какие проблемы при этом подходе есть.
Не посмотришь. Поскольку если проблемы были, то разработчики их обошли. А те, кто не сумел обойти, не имеют продукта. Внешний вид ничего не скажет.
Проблем с C# нет. Проблемы могут быть с квалификацией разработчика. Поскольку библиотека .NET весьма богатая, неопытный разработчик легко может выбрать неадекватный способ решения задачи и получить неудовлетворительную производительность и расход памяти. Если действовать вдумчиво, проверяя написанное, понимая механизмы работы с памятью, то эффективность решения будет практически такой же, как на других языках (например, C++ или Java). Но и на C++ можно написать тормозное и глючное приложение, если квалификация низка.