• 한국방사선학회논문지
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• 제16권7호
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• pp.857-862
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• 2022

본 연구의 목적은 토모다이렉트를 이용한 토모테라피 방사선치료에서 두상 각도(head tilting)에 따라 3차원 입체조형 전뇌 방사선치료 계획을 평가하고 자 하였다. 총 다섯 가지 두상 각도(-20°, -10°, 0°, +10°, +20°)를 비교 평가하였다. 두상 각도에 따라 표적에 대한 선량균질지수(homogeneity index, HI)와 처방선량지수(conformity index, CI)를 계산하였고, 정상 장기인 수정체, 안구, 귀밑샘에 대한 최대선량과 평균 선량을 구하였다. 선량균질지수와 처방선량지수는 두상 각도가 +10°와 +20°에서 수치 1에 가까웠다. 두상 각도 +10°에서 수정체와 안구의 선량은 기준 두상각도(0°)에 비해 각각 약 74%와 30% 감소하였다. 턱을 올린 상태의 +10°의 두상 각도는 표적에 대한 선량균일지수와 처방선량지수가 적합하며 렌즈와 안구의 선량을 줄일 수 있는 각도로써 권장한다.

• 한국방사선학회논문지
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• 제16권6호
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• pp.709-718
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• 2022

본 연구의 목적은 토모테라피 방사선치료에서 고밀도 알루미늄, 티타늄, 강철 금속 삽입물에 대한 단층촬영(CT)을 평가하고 자 하였다. 다양한 밀도의 원통형 막대를 포함한 금속 삽입물과 함께 원통형 토모팬텀을 이용하여 영상을 얻었다. 총 세 가지의 CT 영상에 대해 평균 CT 값(number)와 표준 편차를 구하고, 치료계획 선량평가도 수행하였다. 고밀도 금속 삽입물이 CT값과 변화가 가장 컸다. 타겟에 대한 선량평가(적합성 지수, CI)에서 반복적 금속 인공물 감소 알고리즘(iMAR)이 적용된 영상이 그렇지 않은 영상에 비해 약 20% 좋았으나 유의한 차이는 없었다. iMAR은 표적 및 장기의 묘사에 도움을 주고 토모테라피를 이용한 3차원 입체조형 방사선치료기술(3D-CRT)에서 불확실성을 줄이는 데 도움이 될 것으로 사료된다.

• 한국의학물리학회지:의학물리
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• 제25권3호
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• pp.143-150
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• 2014

고에너지(MV, Mega-voltage) X선 영상은 일반적인 방사선 치료 시 조사야의 영상 검증이 가능한 유일한 방법으로 널리 사용되고 있다. 그러나 고에너지 특유의 높은 콤프턴 산란 반응 특성으로 인해 저에너지 영상에 비해 화질이 크게 낮으며, 1990년대에 디지털 MV 영상이 소개된 이후 화질을 보완하기 위한 연구들이 활발히 이루어져 왔다. 본 연구에서는 디지털 영상처리 기법을 이용하거나 산란 커널 계산을 통해 화질을 개선하는 기존의 방법 대신 측정된 산란선 대 일차 선비(SPR, Scatter to Primary Ratio)를 이용하는 새로운 방법을 제안하였다. 먼저 주어진 촬영 조건 하에서 환자를 모사하는 고체 물팬톰의 유무에 따라 각각 MV영상을 촬영하고 방사선의 투과율을 별도로 계산한 후 산란 성분이 포함된 일차선 영상과 포함되지 않은 일차선 영상을 각각 획득하였다. 이를 기반으로 산란 보정에 사용할 SPR 분포를 획득하였다. 그리고 알루미늄 막대를 이용한 line pair (LP) 팬텀 및 실제 환자 골반의 영상을 이용하여 산란 보정 효과의 검증을 수행하였다. SPR 측정 결과 팬톰 두께에 따른 SPR 분포들을 성공적으로 획득하였으며, LP 팬텀 검증 결과 영상의 산란 성분이 효과적으로 제거되어 팬톰 본래의 밀도 분포가 복원되었음을 확인하였다. 또한 환자 골반 영상 보정 결과 모든 관심영역에서 대조도가 평균 48% 증가하였다. 본 연구에서 제시한 MV 영상의 산란 보정 방법은 실제 측정 자료를 기반으로 하므로 높은 신뢰성을 가지며, 적은 시간과 비용으로도 임상 현장에서 즉각적인 도입이 가능하다. 결론적으로 본 연구는 MV 영상을 이용한 영상유도 방사선치료의 질을 높이기 위한 하나의 효과적인 방법이 될 수 있을 것으로 기대된다.

• Radiation Oncology Journal
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• 제13권1호
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• pp.95-100
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• 1995

목적 : 두경부종양 환자의 방사선치료시 두경부의 고정에 흔히 이용되는 Aquaplast가 광자선의 표면선량에 미치는 영향을 알아보기 위하여 이 실험을 시행하였다. 재료 및 방법 : 6MV X-선(Siemens Mevatron 6740)의 표면선량과 선량증가영역의 선량을 PTW Frieburg 제작의 Markus chamber와 Capintec Model WK92 Electrometer를 이용하여 측정 하였다. $25{\times}25{\times}5cm^3$ 크기 아크릴판의 중앙에 고정된 전리함을 $25{\times}25{\times}5cm^3$ 크기의 폴리스티렌 팬톰 위에 올려 놓고 표면선량을 측정한 후 적당한 두께의 폴리스티렌 팬톰판을 올려가면서 선량증가영역의 선량을 측정하였다. 1.6mm 두께의 Aquaplast(WFR Aquaplast Corp. 제작)를 원형 그대로, 그리고 실제 환자의 고정시와 비슷한 정도로 변형시킨 상태로 전리함 위에 올려 놓은 후 각각 같은 방법으로 선량을 측정하였다. 또 트레이를 장착한 후 변형된 Aquaplast가 있는 상태에서와 없는 상태에서 각각 표면선량을 측정하였다. 모든 측정은 SSD 100cm에서 시행하였으며 $5{\times}5cm^4$, $10{\times}10cm^2$, $15{\times}15cm^2$의 세 가지 크기의 조사면에 대하여 각각 측정하였다. 표면선량과 선량증가영역의 선량 백분율은 Markus chamber의 과반응을 교정하기 위하여 Gerbi와 Khan이 제시한 식을 이용하여 구하였다. 결과 : $5{\times}5cm^2$, $10{\times}10cm^2$, $15{\times}15cm^2$의 조사면에서 표면선량은 각각 $7.9\%$, $13.6\%$, $18.7\%$ 이었고 원형 그대로의 Aquaplast가 있을 경우 표면선량은 각각 $38.4\%$, $43.6\%$, $47.4\%$ 이었으며 변형된 Aquaplast가 있을 경우의 표면선량은 각각 $31.2\%$, $36.1\%$, $40.5\%$ 이었다. 최대선량점 이상의 깊이에서는 거의 비슷한 선량 백분율을 보였다. 트레이는 조사면의 크기가 증가함에 따라 Aquaplast가 없을 경우 $0.2\%$, $1.7\%$, $3.0\%$의 표면선량 증가에 기여하였으며 변형된 Aquaplast가 있을 경우 $0.2\%$, $1.9\%$, $3.7\%$의 표면선량 증가를 보였다. 결론 : Aquaplast를 사용하지 않았을 경우에 비하여 Aquaplast를 원형 그대로 사용하였을 경우 약 $30\%$, 실제 환자의 고정시와 비슷한 정도로 변형하였을 경우 약 $22\%$의 표면선랑 증가를 가져왔으며 최대선량점 깊이 이상에서의 선량 백분율에는 건의 영향을 미치지 않았다. 실제 환자에서의 Aquaplast의 사용은 피부 및 선량증가영역의 선량을 약간 증가시키지만 임상적으로 크게 문제가 되지는 않을 것으로 생각된다.

• Journal of Radiation Protection and Research
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• 제26권2호
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• pp.59-66
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• 2001

정위적분할방사선치료(FSRT)는 병소경계에 대한 공간상위치와 형태를 정확히 결정하는 것이 큰 쟁점이다. 본 연구는 나선형 CT를 이용하여 4명의 뇌종양 환자와 팬톰(파라핀)으로부터 연속적인 횡축 단면상을 얻었다. K-mean 분류 알고리즘을 적용하여 CT영상의 초기정보값을 평균화소값으로 변화시켰다. 영상의 구성은 병소영역, 정상영역, 혼합영역, 바탕영역, 가음영영역의 5영역으로 분류하였다. 주된 관심은 혼합영역 내에서 정상영역과 혼합영역을 어떻게 분리하는 가였다. 5영역 평균화소값 중에서 정상영역과 병소영역에 상대적인 평균편차 분석법을 적용하여 2영역 평균편차 화소값 사이의 최대점을 구하였다. IDL 프로그램을 이용한 반자동윤곽법으로 혼합영역내의 최대점을 연결함으로서 GTV의 경계선을 그렸다. 균일한 팬톰의 관심영역 경계선은 ${\pm}1%$ 이내의 오차로 평가되었다. 환자 4명의 경우는 방사선 전문의들이 그린 병소영역과 K-mean 알고리즘과 상대적인 평균편차 분석법에 의해 자동적으로 묘사된 병소영역과 거의 일치하였다. 이러한 방법들을 사용하여 불분명한 정상영역과 병소영역의 경계선을 명확하게 나타낼 수 있었다. 그러므로 CT 영상이 MRI 영상과 비교하여 간헐적으로 병소윤곽을 보여주지 못할 경우 이 방법은 치료계획을 결정할 때 유용한 CT영상 자료로 활용될 수 있음을 확인하였다.

• 대한방사선기술학회지:방사선기술과학
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• 제40권2호
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• pp.253-259
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• 2017

이중에너지 전산화단층촬영으로 뼈를 검사하여 다양한 keV와 조영제 물질 억제(material suppression iodine; MSI), 물질구분(material decomposition; MD)기법을 적용하였을 때, 단일에너지 전산화단층촬영과 비교 평가함으로써 칼슘 부피의 변화를 파악하고자 하였다. 인체유사 팬톰을 이용하여 단일에너지 전산화단층촬영의 영상을 기준으로 이중에너지 전산화단층촬영의 각각 70 keV, 100 keV, 140 keV 및 70 keV-MSI와 MD 칼슘강조-물제거(material calcium weighting; MCW)와 MD 요오드강조-물제거(material iodine weighting; MIW)기법을 적용한 후, 칼슘의 부피를 Agatston score 값으로 비교 평가하였다. 인체유사 팬톰의 칼슘 부피는 keV가 증가할수록 감소하였다(p<0.05). 가장 유사한 이중에너지 전산화단층촬영 집단은 70 keV로 그 차이는 각각 갈비뼈 $35.8{\pm}12.2$, 대퇴골 $16.1{\pm}24.1$, 골반 $13.7{\pm}18.8$, 척추 $179.0{\pm}61.8$이었다. 그러나 MSI의 부피는 부위별로 각각 갈비뼈 5.55%, 대퇴골 76.34%, 골반 55.16%, 척추 87.58%가 감소하였고, MD(MCW)는 각각 갈비뼈 55.96%, 대퇴골 80.78%, 골반 69.64%, 척추 54.23%가 줄었으며, MD(MIW)는 각각 갈비뼈 83.51%, 대퇴골 87.68%, 골반 86.64%, 척추 82.62%의 차이로 감소되었다(p<0.05). 이중에너지 전산화단층촬영으로 검사 시, 뼈의 부피는 keV의 증가에 따라서 감소하게 되고 약 70 keV의 에너지 영역에서 CSCT 집단과 유사한 부피로 측정할 수 있다. 그리고 MSI와 MD의 임상기법을 적용한 부피측정은 상당한 오차가 발생하므로 유의하여 사용하여야 한다.

• Radiation Oncology Journal
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• 제24권4호
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• pp.300-308
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• 2006

목 적: 본 연구에서는 선형가속기 갠트리 헤드에 부착된 무선 CCTV 카메라를 이용한 영상처리를 통하여 환자 고정과 치료에 있어서의 정확성과 재현성 향상 방안을 개발하고자 하였다. 대상 및 방법: 선형가속기의 유사-빔 방향상(semi-beams eye view, semi-BEV)을 얻기 위하여 무선 CCTV 모듈을 자체 제작된 아크릴 어플리케이터를 이용하여 갠트리 헤드에 부착하였다. CCTV 카메라의 영상은 2.4 GHz의 고주파를 통해 치료실 벽면의 수신기로 전송된다. 선형가속기 작동 시 발생하는 무선 주파수에 의한 간섭현상(RF interference)과 누설 방사선으로 영상에 잡음이 발생하는데, 구리 호일로 카메라를 차폐하고 미디안 필터링과 같은 영상처리 기법을 이용하여 이러한 잡음을 최소화할 수 있었다. 스테레오 정합 기법과 Gauss-Newton 최적화 방법론을 기반으로 자체 제작된 소프트웨어를 통해, 환자의 고정 상태를 나타내는 3차원적 위치, 이동, 회전 정도를 정량적으로 평가하였다. 시스템의 정확도를 평가하기 위하여 팬톰 실험을 수행하였다. 또, 환자 호흡에 대한 실시간 영상분석을 통해 호흡 동기 시스템(respiratory gating system)을 구현하기 위한 방법론을 개발하였다. 결 과: 구리 호일 차폐와 영상처리를 통해 잡음을 80% 이상 줄일 수 있었다. 3차원 위치정보의 오차는 팬톰 실험을 통해 $1.5{\pm}0.7\;mm$로 나타났고, 이동 및 회전량에 대한 오차는 각각, 1 mm, $1^{\circ}$ 미만으로 나타났다. 환자 호흡에 따른 호흡 동기 시스템을 구현한 결과, 0.2초의 오차 범위 내에서 실시간 모니터링이 가능한 것으로 나타났다. 결 론: 선형가속기에 부착된 CCTV를 이용한 환자 고정 보조기술은 기존의 높은 비용을 필요로 하는 타 IGRT 기법에 비하여 설치와 이용이 간편하다. 시스템이 선형가속기와 근접해 있기 때문에 야기되는 문제점은 본 연구에서 제시된 방법을 통해 해결될 수 있었다. 시스템의 정확도를 평가해 볼 때, 임상적으로 적용이 가능할 것으로 판단된다.

• 한국의학물리학회지:의학물리
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• 제19권4호
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• pp.209-218
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• 2008

IMRT, 양성자 치료와 같이 방사선 치료 기술이 발전할수록 치료 시 환자의 위치를 확인하고 그 정확성을 평가하는 기술의 중요성이 강조되고 있다. 현재 국립암센터 양성자치료센터에 설치되어 있는 양성자 치료기의 단순 X-선 영상시스템을 이용하여 콘빔 CT (cone-beam CT) 3차원 영상을 획득, 영상유도 방사선 치료의 가능성을 확인하고자 하였다. 양성자 치료기에 설치되어있는 X-선 영상시스템(SDD: 2,108 mm, SOD: 1,511 mm, Varian a277 x-ray tube & Varian Paxscan 4030: a-Si＋DRZ screen)을 이용하여 양성자 갠트리를 $2^{\circ}$씩 회전시켜가면서 기하학적인 오차 측정을 위한 팬톰과 인체 팬톰 (Humanoid phantom, Rando, CA, USA)의 투사영상을 획득하였다. 현재 시스템적으로 연속적인 회전과 영상획득이 지원되지 않아서 영상획득 후 갠트리를 회전하는 방법으로 투사영상을 획득하였다. 기하학적 오차측정을 위한 팬텀과 두경부 팬텀에 대해서 $360^{\circ}$를 회전하며 180장의 투사영상($2,304{\times}3,200$, 14 bit with 127${\mu}m$ pixel pitch)을 관전압 85 kVp, 관전류 80 mA, 조사시간 0.5 s의 조건으로 촬영하였다. 콘빔 CT 영상재구성을 위해 Ram-Lak filter를 적용한 Feldkamp cone-beam 알고리즘을 사용하였으며, 획득한 180장의 투사영상을 사용하여 $0.4{\times}0.4{\times}0.4mm^3$의 voxel size를 가진 $512{\times}512{\times}512$ CT영상을 재구성하였다. 기하학적인 오차 측정방법을 통해 X-선 선원, 검출기와 갠트리의 기하학적 정보를 측정하였다. 측정된 결과에 의하면 검출기가 $0.25^{\circ}$ 회전된 오차를 보이는 것을 발견하였다. 기하학적 교정으로 재구성된 콘빔 CT 영상을 multi-planar view (axial, sagittal and coronal view) 및 3차원 영상으로 재구성하여 비교 평가 하였다. 현재 양성자치료기에 설치되어있는 단순 X-선 영상 시스템에서 기하학적 오차 측정을 위한 볼 팬텀을 이용하여 시스템의 오차를 측정하였다. 측정한 오차를 바탕으로 기하학적 교정을 통해서 두경부 및 복부 팬텀에 대한 3차원 영상인 콘빔 CT 영상들을 재구성하였다. 추후 연속적인 회전을 통한 영상획득이 가능하게 된다면, 보다 정확하고 신속한 영상재구성이 가능 하며 콘빔 CT가 영상유도 양성자 치료에 매우 유용할 것으로 사려된다.

• 한국의학물리학회지:의학물리
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• 제19권4호
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• pp.231-240
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• 2008

방사선치료계획시스템의 MU계산 결과를 포괄적이고 독립적으로 검증할 수 있고 빔데이터 관리를 위한 사용자 친화적인 프로그램을 개발하였다. 선량계산의 정확성을 향상시키기 위해서 축이탈 인자, 빔 경화효과, 비균질성 보정 등의 요소를 계산 알고리듬에 포함하였고 상시적 정도관리 결과로 측정된 빔데이터로의 경신이 용이하도록 하였다. 기준깊이, SSD 등의 측정조건이 다를 때에 보정하는 알고리듬을 구현하였다. 상용 스프레드시트의 워크시트 함수를 빔데이터베이스 접근에 사용하였고, Visual Basic for Application (VBA) 개발환경을 사용하여 graphic user interface (GUI)를 구현하였다. 프로그램의 정확도를 평가하기 위하여 동일한 빔 데이터를 가진 치료계획 시스템을 이용하여 213개의 경우에 대한 팬톰의 선량을 계산하고 비교하였다. 또한 3차원 입체조형방사선 치료를 받은 17명의 환자데이터로부터 108개의 MU계산 기록을 추출하여 본 프로그램에서 계산된 MU와 비교하였다. 가상의 팬톰을 대상으로 계산을 수행한 결과, 과도한 비균질 영역계산을 제외하면 계산된 MU가 치료계획시스템과 3% 이내에서 잘 일치하였고, 환자 데이터를 이용한 계산에서도 과도한 비균질 영역 계산을 제외한 모든 계산에서 최대오차가 5% 이하로 나타났다. VBA 및 Microsoft Excel 워크시트 인터페이스를 이용하여 임상에 이용될 빔데이터 자료의 자동 생성 및 빔데이터 비교 템플릿 등의 용이성이 판명되었다. 본 프로그램을 이용하여 치료계획시스템의 정확성을 포괄적으로 검증할 수 있으므로 치료계획시스템의 정도관리 및 환자의 독립적 선량검증을 효과적으로 수행할 수 있다. 빔데이터베이스 생성 기능을 이용하여 빔데이터의 주기적 관리 경신 및 대단위 빔데이터베이스의 모니터링을 효율적으로 수행할 수 있다.

• 대한방사선치료학회지
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• 제24권2호
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• pp.189-196
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• 2012

목 적: 광자선을 이용한 피부암 치료 시 피부 선량의 충족과 환자 셋업의 재현성 유지는 치료의 성과에 있어서 무엇보다 중요한 요소이다. 이에 본 연구는 기존에 시행해 오던 방식이었던 상품화된 고정기구 및 조직 등가물질의 조합에 의한 치료 방식이나 물 수조를 이용한 치료 시 발생하던 단점들을 보완하기 위해 Foxtail Millet Vacuum Cushion (FMVC)의 자체 제작을 실시하고 그 유용성을 검증하여 광자선 피부암 치료의 질을 높이고자 한다. 대상 및 방법: 자체 제작한 FMVC의 광자선 투과도에 따른 절대 선량 및 선량 분포를 분석하기 위해 조직과 밀도가 유사한 고체 팬톰과 볼루스에 대해 비교 측정하였다. 조사야 $10{\times}10$ cm에서 각 대상 물질의 1 cm, 2 cm, 3 cm 두께별로 6 MV 광자선 100 MU를 각각 3회씩 조사하였고, 중심점에 대한 절대 선량 측정을 실시하였으며, Mapcheck을 사용해 조사야 내의 선량 분포를 비교하였다. 선량 분포 비교의 오차범위는 ${\pm}3%$로 정하고 합격, 불합격 여부를 결정하여 FMVC와 비교 분석하였고, FMVC를 사용하여 CT 모의치료를 실시하여 종양용적(Gross Tumor Volume, GTV)에 대한 계획 선량 목표를 $100{\pm}5$%로 하여 방사선 치료 계획을 실시해 그 결과를 분석하였다. 결 과: 중심선에서 측정된 FMVC의 절대선량 평균값은 실험에 사용된 모든 두께에서 고체 팬톰과 볼루스에 대해 0.1~0.2% 내외의 차이를 보여 거의 일치함을 보였고, 선량 분포 역시 모든 두께에서 오차 범위 ${\pm}3%$에 대해 97% 이상 일치하였다. 또한 FMVC를 이용한 방사선 치료 계획 및 임상 적용에서 목표한 피부 선량 획득하였다. 결 론: FMVC는 기존 상용화된 조직 등가 물질과 광자선 투과도에 따른 절대 선량 및 선량 분포가 거의 동일하여 그 역할을 대체함에 있어 부족한 점이 없었다. FMVC는 방사선 치료 계획에서 원하는 피부 선량을 얻어낼 수 있고 기존 보조 기구의 기능을 유지할 수 있어 환자 자세의 재현성 유지와 볼루스의 역할을 동시에 수행할 수 있다. 또한 기존 수조를 통한 치료 방식의 단점인 물 엎질러짐으로 인한 장비 위해 가능성을 줄이고, 몸이 자유롭지 않은 환자의 치료 시 자세와 Gantry angle을 다양하게 구현할 수 있다. 따라서 FMVC는 광자선 피부암 치료 시 매우 유용할 것으로 사료된다.