X. George Xu

Xie George Xu
Urodzić się	Wuhan, Chiny
Obywatelstwo	Stany Zjednoczone
Alma Mater	Texas A&M University (doktorat) Xidian University (licencjat)
Znany z	Symulacje Monte Carlo , Dozymetria promieniowania , Obliczeniowe fantomy ludzkie
Kariera naukowa
Pola	Inżynieria jądrowa Fizyka zdrowia Fizyka medyczna
Instytucje	Instytut Politechniczny Rensselaera

Xie George Xu był profesorem katedry inżynierii Edwarda E. Hooda w Rensselaer Polytechnic Institute (RPI) , Troy, Nowy Jork, Stany Zjednoczone, zanim przeniósł się w 2020 roku do Chin i dołączył do wydziału Uniwersytetu Nauki i Technologii w Chinach ( Hefei, Chiny).

George Xu uzyskał tytuł licencjata z fizyki na Uniwersytecie Xidian w Xi'an w Chinach w 1983 roku. Po kilku latach pracy wyjechał na studia do Stanów Zjednoczonych , gdzie w 1994 roku uzyskał stopień doktora inżynierii jądrowej na Texas A&M University . Następnie dołączył do RPI jako adiunkt (wspólnie mianowany dyrektorem Biura ds. Promieniowania i Bezpieczeństwa Jądrowego) i awansował na profesora nadzwyczajnego z mianowaniem w 2001 r., a następnie profesora w 2006 r. Od 2011 do 2013 r. pełnił funkcję kierownika Program Inżynierii Jądrowej w RPI . Xu jest członkiem Amerykańskiego Towarzystwa Fizyki Jądrowej (ANS), Towarzystwa Fizyki Zdrowia (HPS), Amerykańskiego Stowarzyszenia Fizyków Medycznych (AAPM) oraz Amerykańskiego Instytutu Inżynierii Medycznej i Biologicznej (AIMBE).

Xu kierował Grupą Pomiarów i Dozymetrii Promieniowania Rensselaera (RRDMG). On i jego współpracownicy byli zainteresowani nowatorskimi metodami obliczeniowymi i eksperymentalnymi, które mają ważne i różnorodne zastosowania w ochronie przed promieniowaniem, pomiarach promieniowania, projektowaniu ekranów]], modelowaniu reaktorów , obrazowaniu medycznym i radioterapii . W szczególności wykorzystuje symulacje Monte Carlo jako narzędzie badawcze i ma prawie 30-letnie doświadczenie w produkcji różnych kodów Monte Carlo. Jego ostatnie projekty badawcze obejmowały tak różnorodne tematy, jak obliczenia równoległe Monte Carlo przy użyciu GPU/CUDA, źródła promieniowania rentgenowskiego oparte na nanomateriałach, rentgenowska tomografia komputerowa (CT) i radioterapia protonowa, wykrywanie kompresyjne. Xu kierował wieloma projektami, w sumie około 20 milionów dolarów dofinansowanych przez agencje takie jak The Narodowa Fundacja Nauki , Departament Energii , Narodowe Instytuty Zdrowia , Narodowy Instytut Norm i Technologii oraz Instytut Badawczy Energii Elektrycznej , a także prywatna energetyka jądrowa. Do 2022 roku Xu ukończył prawie 100 doktoratów. i studentami MS oraz autorami/współautorami 200 recenzowanych artykułów w czasopismach i rozdziałów w książkach, 400 streszczeń konferencyjnych, 150 zaproszonych seminariów i prezentacji, 15 patentów/ujawnień i 5 pakietów oprogramowania przemysłowego/komercyjnego. Xu, uznawany na całym świecie wiodący ekspert w dziedzinie obliczeń Monte Carlo i dozymetrii ochrony przed promieniowaniem, jest współzałożycielem Międzynarodowego Konsorcjum Obliczeniowych Ludzkich Fantomów i współredaktorem Handbook of Anatomical Models for Radiation Dosimetry .

Wkład w badania

Xu i jego uczniowie byli pionierami metody wykorzystania obrazów zwłok do konstruowania wokselowych ludzkich fantomów , które są anatomicznie realistyczne. Xu i in. 2000 po raz pierwszy zgłosił metodę przyjęcia zestawu danych obrazu kolorowego o wysokiej wierności z projektu Visible Human w celu opracowania fantomu VIP-Mana, który do dziś pozostaje jednym z „najlepszych” fantomów woksela o wielkości woksela 0,33 mm x 0,33 mm x 1 mm. Fantom ustanawia rekord świata w łącznej liczbie wokseli w symulacjach Monte Carlo ¾ 4 miliardy wokseli, co wymagało specjalnego traktowania w kodzie Monte Carlo. Metodologia stojąca za opracowaniem fantomu VIP-Man stanowiła przełom w wykorzystaniu „wokseli” do obliczeń dawek metodą Monte Carlo dla organizmu ludzkiego. Po raz pierwszy szpik kostny i soczewki oka zostały bezpośrednio podzielone na segmenty i zidentyfikowane w fantomie do celów dozymetrii promieniowania. Jego grupa jako pierwsza opracowała możliwość używania czterech różnych kodów Monte Carlo (MCNP, MCNPX, EGS, GEANT4) do obliczania dawek fantomowych wokseli z udziałem fotonów, elektronów, protonów i wielu innych ciężkich jonów. Fantom VIP-Man, który udostępniono kilkuset naukowcom na całym świecie, umożliwił badanie dozymetrii promieniowania w fizyce zdrowia, a także fizyki medycznej (obrazowanie medyczne i radioterapia). Na dzień 15 maja 2012 r. artykuł ten był cytowany 266 razy i według Google Scholar jest najczęściej cytowanym artykułem w „fantomach dozymetrii obliczeniowej”. Za tę pracę dr Xu otrzymał w 1999 roku Wydziałową Nagrodę CAREER National Science Foundation. Jest jednym z nielicznych członków wydziału inżynierii jądrowej, którzy otrzymali tę wysoce selektywną nagrodę.

Xu i in. 2007 przedstawił metodę tworzenia fantomów obliczeniowych trzeciej generacji z wykorzystaniem tak zwanej geometrii „reprezentacji brzegowej (BREP)” – NURBS i siatek trójkątnych opracowanych przez społeczność grafików komputerowych. Dr Xu i studenci po raz pierwszy wykazali, że możliwe jest szybkie tworzenie fantomów przedstawiających ciężarną matkę pod koniec 3-, 6- i 9-miesięcznego okresu ciąży bez polegania na trudnych do uzyskania obrazach pacjentek dla pacjentek w ciąży. Ta innowacyjna metoda umożliwiła również symulowanie zmian w postawie człowieka, a także deformacji narządów spowodowanych fizjologią, takich jak oddychanie. Artykuł ten znalazł się wśród 10 najlepszych i najpopularniejszych artykułów w czasopiśmie Physics in Medicine and Biology i był jednym z finalistów Nagrody Robertsa w 2007 roku.

Han i in. 2010 zbadali parę fantomów przedstawiających osoby chodzące po skażonej ziemi.

Ding i in. 2012 zbadali wpływ otyłości na obliczoną dawkę promieniowania z tomografii komputerowej. Xu i jego uczniowie opracowali pierwszy zestaw fantomów z nadwagą i otyłością. Był to najczęściej pobierany artykuł PMB w 2012 roku. Badanie to otrzymało ponad 130 artykułów na temat tego badania w światowych mediach (w ciągu 30 dni od publikacji).

W 2005 roku dr Xu był współzałożycielem Consortium of Computational Human Phantoms (CCHP) — międzynarodowego projektu współpracy promującego badania i standaryzację wśród badaczy. W ramach inicjatyw CCHP dr Xu współredagował „Handbook of Anatomical Models for Radiation Dosimetry”, który po raz pierwszy zawiera kompleksowe podsumowanie 50 lat badań związanych z fantomami obliczeniowymi do dozymetrii promieniowania. Po dwóch latach przygotowań z udziałem 60 autorów z 13 krajów, 30-rozdziałowa książka została opublikowana w 2009 roku. Po opublikowaniu tej ważnej książki dr Xu nadal odgrywał wiodącą rolę w społeczności międzynarodowej, organizując i przewodnicząc Trzeciej Międzynarodówce Warsztaty na temat fantomów obliczeniowych do ochrony przed promieniowaniem, obrazowania i radioterapii w Pekinie, Chiny, 8 i 9 sierpnia 2011 r.

Honory i nagrody

• Nagroda National Science Foundation / Wydział Early Career Development (KARIERA) (1999)
• Przewodniczący Rady ds. Pomiarów i Standardów Promieniowania Jonizującego (CIRMS) (1999)
• Nagroda Research Excellence Award, Rensselaer Polytechnic Institute School of Engineering (2006)
• Członek Krajowej Rady Ochrony przed Promieniowaniem i Pomiarów (NCRP) (2008 – obecnie)
• Członek Amerykańskiego Stowarzyszenia Fizyków Medycyny (AAPM) (2009 – obecnie).
• Nagroda dla wybitnego zespołu badawczego, Rensselaer Polytechnic Institute School of Engineering (2012)
• Członek Amerykańskiego Towarzystwa Nuklearnego (ANS) (2012 – obecnie)

 „Za przełomowe badania i przywództwo techniczne w zakresie fantomów obliczeniowych i metod symulacji Monte Carlo w inżynierii jądrowej, fizyce zdrowia i problemach fizyki medycznej, które zaowocowały znaczącym postępem w dziedzinie dozymetrii promieniowania i które wpłynęły na praktyki w zakresie ochrony przed promieniowaniem, obrazowania i radioterapii w całym kraju i międzynarodowo”. 

• Nagroda za doskonałość zawodową, Wydział Ochrony przed Promieniowaniem i Ekranowania Amerykańskiego Towarzystwa Nuklearnego (RPSD) (2012)

 „Za wkład w dozymetrię ochrony przed promieniowaniem jako założyciel Consortium of Computational Human Phantoms (CCHP), współredaktor i współautor Handbook of Anatomical Models for Radiation Dosimetry oraz autor ponad 100 pełnych artykułów w czasopismach w ciągu ostatnich 20 lat lat na obliczeniach Monte Carlo dla problemów zdrowotnych i fizyki medycznej”. 

• Agencja Ochrony Środowiska Stanów Zjednoczonych (EPA) Naukowa Rada Doradcza (SAB) Komitet Doradczy ds. Promieniowania (2012-2015)
• Członek Towarzystwa Fizyki Zdrowia (2013 – obecnie)
• Edward E. Hood obdarzony katedrą inżynierii, RPI (2014 – obecnie)
• Randal S. Caswell Award for Distinguished Achievements, Council on Ionizing Radiation Measurements and Standards (CIRMS) (2015).
• Członek panelu ds. Laboratorium Pomiarów Fizycznych Narodowego Instytutu Norm i Technologii przy Radzie ds. Oceny Laboratoriów Akademii Narodowych (2015)
• Nagroda dla wybitnego zespołu badawczego, Rensselaer Polytechnic Institute School of Engineering (2016)
• Nagroda za wybitne osiągnięcia naukowe, Towarzystwo Fizyki Zdrowia (2018)
• Edith H. Quimby za całokształt twórczości w dziedzinie fizyki medycznej, Amerykańskie Stowarzyszenie Fizyków w Medycynie (2020)
• Nagroda Arthura Holly'ego Comptona w dziedzinie edukacji, American Nuclear Society (2020)
• Nagroda Rockwella za całokształt twórczości w dziedzinie ochrony przed promieniowaniem i ekranowania, Amerykańskie Towarzystwo Jądrowe (2020)
• Hall of Fame, Północnoamerykańskie Chińskie Stowarzyszenie Fizyków Medycznych (2021)
• IUPESM Award of Merit in Medical Physics, International Union of Physical and Engineering Sciences in Medicine (2022)

Rozdziały książek i zaproszone recenzje czasopism

•   Xu, Xie George; Eckerman, Kieth F., wyd. (2010). Podręcznik modeli anatomicznych do dozymetrii promieniowania . CRC. ISBN 978-1-4200-5979-3 .
•    Xu XG, Bednarz B, Paganetti H (lipiec 2008). „Przegląd badań dozymetrycznych dotyczących radioterapii wiązką zewnętrzną w odniesieniu do drugiej indukcji raka” . Fizyka w medycynie i biologii . 53 (13): R193–241. doi : 10.1088/0031-9155/53/13/R01 . PMC 4009374 . PMID 18540047 .
•   Zaidi H, Xu XG (2007). „Obliczeniowe antropomorficzne modele anatomii człowieka: droga do realistycznego modelowania Monte Carlo w naukach radiologicznych” . Roczny przegląd inżynierii biomedycznej . 9 : 471–500. doi : 10.1146/annurev.bioeng.9.060906.151934 . PMID 17298237 .
•   Xu, X. George (2006). „Modelowanie anatomii człowieka na potrzeby dozymetrii promieniowania: przykład modelu VIP-Man”. Modelowanie stosowane i obliczenia w nauce jądrowej . Seria sympozjów ACS. Tom. 945. s. 115–30. doi : 10.1021/bk-2007-0945.ch009 . ISBN 978-0-8412-3982-1 .