В последнее время все более широкое распространение в медицине получает диагностика с использованием радиофармпрепаратов. Например, в США в 2005 году объем продаж радиофармпрепаратов для медицинских целей превысил объем продаж электроэнергии, выработанной на АЭС. В ТПУ в течение последних 10 лет идут исследования в области создания новых радиофармпрепаратов и производятся такие препараты как технеций-99 на исследовательском ядерном реакторе ТПУ, таллия хлорид (таллий-199), диэтилдитиокарбамат (таллий-199) о-йодгиппурат (йод-123), йодофен (йод-123) на циклотроне НИИЯФ ТПУ. Данные препараты применяются для сцинтиграфических исследований сердца, головного мозга и почек. В настоящее время в НИИ Кардиологии ТНЦ СО РАМН планируется внедрение позитронно-эмиссионной терапии, что потребует производства соответствующего изотопа, причём полученный короткоживущий изотоп желательно использовать в первые несколько часов после получения. На каф. ПФ ФТИ совместно с НИИЯФ ТПУ проводятся исследования в области разработки новых методов получения радиофармпрепаратов и методов диагностики с их использованием.

Следующим направлением научно-исследовательской работы является лучевая терапия и её планирование. Лучевая терапия является в настоящее время распространенным способом лечения злокачественных образований. Одним из очевидных требований, предъявляемых при проведении подобной терапии, является требования минимизации поражения здоровых тканей вместе с максимизацией поражения злокачественного образования. Согласно «Санитарным правилам и нормам "Гигиенические требования к устройству и эксплуатации рентгеновских аппаратов и проведению рентгенологических исследований. СанПиН 2.6.1.1192-03»: «…пределы доз облучения пациентов с диагностическими целями не устанавливаются…». В то же время существует постановление Главного Санитарного врача «Об ограничении облучения населения при проведении рентгенологических медицинских исследований». В этом постановлении предписывается всем санитарным врачам субъектов РФ принять действенные меры по уменьшению дозовых нагрузок при медицинских исследованиях. Это в свою очередь накладывает очень высокие требования на программы планирования поглощенных в организме человека дозах, особенно с учётом того, что современные методы терапии используют облучение с 5-7 различных направлений.

В настоящее время каф. ПФ проводит совместные исследования с НИИ Онкологии по разработке нового программного продукта для моделирования дозных полей в организме человека. Для проведения предклинических испытаний на кафедре имеется уникальный клинический дозиметр Unidose-E с водным фантомом, позволяющим наиболее достоверно моделировать человеческий организм. Имеющиеся детекторы позволяют измерять дозы и мощности доз от электронных и фотонных пучков излучения.

Другим важным направлением исследований в области радиотерапии является исследование нейтронной и смешанной фотон-нейтронной терапии, т.е. облучения пациента потоком нейтронов различных энергий. В настоящее время достижения ТПУ (совместно с НИИ Онкологии) в области нейтронной терапии являются общепризнанными и соответствуют мировому уровню. Проведение нейтронной терапии требует существенно более сложной системы дозного планирования из-за сложности процессов взаимодействия нейтронов с живым организмом.

Использование радиофармпрепаратов и лучевой терапии невозможно без точных систем диагностики. Основным источником рентгеновского излучения, используемым в практической медицине, остается рентгеновская трубка. Однако в силу непрерывности испускаемого спектра традиционная диагностика с использованием рентгеновских трубок сталкивается с рядом проблем, основными из которых являются: низкий контраст получаемых изображений, значительная дозовая нагрузка на организм пациента и, как следствие, радиационные риски для последнего.
Использование узконаправленных монохроматических пучков рентгеновского излучения с регулируемым положением линии в спектре позволяет улучшить контраст изображения и снизить дозовые нагрузки на организм. Подобные диагностические станции на основе монохроматизации синхротронного излучения электронных накопительных колец кристаллами-монохроматорами в полной мере подтвердили свои преимущества, например, в цифровой коронарной ангиографии при диагностике ишемической болезни сердца, где требуется субмиллиметровое пространственное разрешение. Диагностические станции успешно эксплуатируются на ряде накопителей. Существенным недостатком такого метода является высокая стоимость накопительного электронного кольца, порядка 2-3 млрд. руб., и существенные затраты при его эксплуатации, что делает невозможным широкое распространение данного источника для повседневного использования в медицинских центрах.

На кафедре ПФ совместно с НИИ Интроскопии разрабатывается компактный многоцелевой источник рентгеновского излучения для низкодозовой диагностики на основе относительно дешёвых малогабаритных ускорителей электронов (например, бетатронов) с энергией до 30 МэВ. В отличие от диагностики с использованием рентгеновских трубок бетатрон на энергию 5 МэВ (широко освоенный производством на основе разработок учёных ТПУ) может обеспечить более высокую контрастность получаемых изображений и снижение дозовой нагрузки при сравнимых затратах на источник излучения и диагностическую аппаратур. Использование подобных источников может быть развернуто практически в каждом областном центре.

Следует особо отметить наличие уникальных установок в ТПУ, а именно ускорителей электронов на различные энергии и исследовательский ядерный реактор, что вместе с широким взаимодействием с СО РАМН и научным заделом ФТФ в указанных направлениях позволяет планировать выход научных достижений в практическую медицину через 3-5 лет.

Результаты исследований используются в следующих курсах, преподаваемых студентам и магистрантам ФТИ:

• Экспериментальные методы ядерной физики
• Электрофизические установки и ускорители
• Взаимодействие излучения с веществом
• Физика твердого тела
• Излучение релятивистских электронов
• Медицинская диагностика на пучках электромагнитного излучения
• Применение ускорителей в медицине и промышленности

Научный задел каф. ПФ в данной области исследований отражен в опубликованных монографиях и учебных пособиях, среди которых следует особо отметить следующие:

• Кашковский В.В. Динамика и параметры электронных пучков бетатронов. - Томск: НТЛ, 2006. - 196 c.
• Анисеня И.И., Жеравин А.А., Лисин В.А. и др. Интраоперационная электронная и дистанционная гамма-терапия злокачественных новообразований/Под ред. Чойнзонова Е.Л., Мусабаевой Л.И.. - Томск: Научно-техническая литература, 2006. - 216 c.
• Потылицын А.П. Излучение электронов в периодических структурах: Учебное пособие. - Томск: ТПУ, 2006. - c. 123
• Скуридин В.С. Методы и технологии получения радиофармпрепаратов: учебное пособие. - Томск: ТПУ, 2007. - c. 98
• Беспалов В.И. Взаимодействие ионизирующих излучений с веществом: учебное пособие / Издание третье, исправленное . - Томск: ТПУ, 2007. - c. 369