DE10140741C1 - Position-based trigger signal generation device for data aquisition system of computer tomography gantry provides synthetic trigger signal after nominal time - Google Patents
Position-based trigger signal generation device for data aquisition system of computer tomography gantry provides synthetic trigger signal after nominal timeInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Bestim mung der Rotationsposition des Datenaufnehmers einer CT- Gantry mit einer rotierenden Schlitzscheibe zur Erzeugung ortsabhängiger Triggersignale, die über richtungsabhängige Zähler verarbeitet werden, wobei durch Störungen verursachte überschüssige oder fehlende Triggersignale über Filtersysteme eliminiert bzw. als synthetischer Triggerimpuls generiert werden.The invention relates to a device for determining rotation position of the data recorder of a CT Gantry with a rotating slotted disc for generation location-dependent trigger signals that are directional Counters are processed, caused by malfunctions excess or missing trigger signals via filter systems eliminated or generated as a synthetic trigger pulse become.
In CT-Anlagen wird in aus der DE 198 12 973 A1 bekannter Wei se die Rotationsposition des Datenaufnehmers mittels einer Schlitzscheibe bestimmt. Abhängig von der jeweiligen Rotati onsposition wird zum Datenaufnehmer (Data Aquisition System DAS) ein Triggersignal gesendet. Darauf sendet das DAS die zur Rotationsposition gehörenden Daten an einen Bildrechner, der die empfangenen Bilddaten aufarbeitet und visualisiert.In CT systems, Wei is known from DE 198 12 973 A1 se the rotational position of the data logger by means of a Slotted disc determined. Depending on the respective Rotati on position becomes a data acquisition system (data acquisition system DAS) sent a trigger signal. The DAS then sends the data belonging to the rotation position to an image computer, which processes and visualizes the received image data.
Dabei ist es wichtig, dass der jeweilige Datenblock eindeutig einer bestimmten Position zugeordnet werden kann. Diese Zu ordnung geschieht über richtungsabhängige Zähler. Darüber hinaus ist es wichtig, dass eine vorbestimmte Anzahl (bei spielsweise 1160) Datenblöcke bei jeder Umdrehung an den Bildrechner gesendet werden, da sonst die Bildgewinnungsalgo rithmen nicht richtig arbeiten. Der zeitliche Abstand zwi schen den Positionssignalen kann aufgrund schwankender Rota tionsgeschwindigkeiten variieren, ist also nicht konstant. Damit ist eine rein zeitlich gesteuerte Triggerung zum Teil mit erheblichen Abweichungen verbunden. Ein Problem entsteht nun dadurch, dass durch verschiedene Einflüsse Schlitze in der Schlitzscheibe, beispielsweise durch Staub oder derglei chen, abgedeckt sind. In diesem Fall wird zum einen aufgrund fehlender Triggersignale nicht mehr die erforderliche Anzahl von Datenblöcken pro Umdrehung erzeugt und außerdem ist der Bildrechner nicht mehr in der Lage zu entscheiden, für welche Position keine Daten gesendet wurden. Es entstehen Bildfeh ler. Es muss also erkannt werden, dass Positionssignale feh len, diese Fehlstellen müssen möglichst exakt interpoliert werden und für diese interpolierten Stellen müssen ebenfalls Triggersignale zum DAS gesendet werden.It is important that the respective data block is unique can be assigned to a specific position. This too order is done using directional counters. About that it is also important that a predetermined number (at for example 1160) data blocks at each revolution on the Image calculator are sent, otherwise the image acquisition algo rithmen are not working properly. The time interval between position signals may fluctuate due to fluctuating rota tion speeds vary, so it is not constant. This is partly a purely time-controlled triggering associated with considerable deviations. A problem arises now that due to various influences, slots in the slotted disc, for example due to dust or the like chen, are covered. In this case, on the one hand missing trigger signals no longer the required number of data blocks per revolution and also the Image calculator no longer able to decide which one Position no data was sent. Bildfeh arise ler. It must therefore be recognized that position signals are missing len, these imperfections must be interpolated as precisely as possible and for these interpolated places must also Trigger signals are sent to the DAS.
Ein weiteres Problem entsteht dadurch, dass z. B. durch elektrische Störungen zu viele Positionssignale von der Schlitzscheibe decodiert werden. Diese überschüssigen Signale müssen ausgefiltert werden. Für sie darf kein Triggersignal erzeugt werden. Bei älteren Anlagen waren die Triggerimpulse noch zeitgesteuert, das heißt, die Triggerimpulse wurden mit einer zeitlich konstanten Frequenz zum DAS gesendet. Aufgrund schwankender Rotationsgeschwindigkeit ergeben sich erhebliche Positionsfehler.Another problem arises from the fact that e.g. B. by electrical interference too many position signals from the Slotted disk can be decoded. These excess signals must be filtered out. For them no trigger signal is allowed be generated. In older systems, the trigger pulses were still timed, that is, the trigger pulses were included sent to the DAS at a constant frequency. by virtue of fluctuating rotational speed result in considerable Position error.
Bei neueren Applikationen wird bereits eine positionsgesteu erte Triggerung verwendet, bei der jedoch die vorstehend ge nannten Schwierigkeiten mit entweder zu vielen oder zu weni gen Positionssignalen auftreten, die zur Generierung der Triggerimpulse erforderlich sind. Üblich ist es dabei bis lang, neben der Unterdrückung von Positionssignalen, die vor einer vorgegebenen Minimalzeit nach dem Auftreten des vorher gehenden Positionssignals entstehen, einen synthetischen Triggerimpuls nach einer vorgegebenen Maximalzeit zu erzeu gen, die erheblich größer ist als der normale Abstand zwi schen aufeinanderfolgenden Triggerimpulsen der Schlitzschei be. Bei den so mithilfe einer Maximalzeit erzeugten syntheti schen Triggerimpulsen ist aber der Jitter für die Triggerim pulse relativ groß.With newer applications, a position control is already used erte triggering used, but in which the above ge mentioned difficulties with either too many or too few position signals that occur to generate the Trigger pulses are required. It is usual until long, in addition to the suppression of position signals that before a predetermined minimum time after the occurrence of the previously outgoing position signal arise, a synthetic Generate trigger pulse after a predetermined maximum time conditions that is considerably larger than the normal distance between successive trigger pulses of the slit be. With the syntheti thus generated with a maximum time trigger impulses is the jitter for the trigger im pulse relatively large.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Vorrich tung der eingangs genannten Art so auszugestalten, dass das bei ausbleibendem Positionssignal zu erzeugende synthetische Triggersignal zum wahrscheinlichsten Zeitpunkt erzeugt wird, an dem normalerweise das fehlende Positionssignal auftrete würde und nicht erst sehr viel später nach Ablauf einer Maxi malzeit.The invention is therefore based on the object, a Vorrich design of the type mentioned in such a way that the synthetic signals to be generated if there is no position signal Trigger signal is generated at the most likely time where the missing position signal normally occurs would and not much later after a maxi malzeit.
Zur Lösung dieser Aufgabe ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass ein künstlicher Triggerimpuls nach Ablauf einer Nominal zeit generiert wird, die von den Abständen der vorhergehenden Positionssignale abhängt, wobei bevorzugt die Nominalzeit dem Durchschnittsabstand der beiden vorhergehenden Positionssig nale zuzüglich einer kleinen Sicherheits-Konstanten ent spricht.To achieve this object, the invention provides that an artificial trigger pulse after a nominal expires time is generated by the distances of the previous one Position signals depends, preferably the nominal time the Average distance between the two previous position sig nals plus a small safety constant speaks.
Die Erfindung geht dabei von der Erkenntnis aus, dass die Schwankungen bei der Umdrehung der Schlitzscheibe, die abso lut gesehen relativ klein sind, nicht gerade sprunghaft er folgen, sondern dass bei einer Abnahme des Abstandes der Po sitionssignale, also bei einer Vergrößerung der Rotationsge schwindigkeit, vermutlich auch das Positionssignal, das aus gefallen ist, in einem etwas kürzerem Abstand zum vorherge henden Signal hätte auftreten müssen. Dies wird durch die Mittelwertbildung der beiden vorhergehenden Positionssignal abstände mit der zusätzlichen Sicherheitskonstanten berück sichtigt, sodass man davon ausgehen kann, dass durch die er findungsgemäße Vorrichtung synthetische Triggersignale mög lichst genau zu dem Zeitpunkt erzeugt werden, an dem das aus gefallene Positionssignal der Schlitzscheibe hätte auftreten müssen.The invention is based on the knowledge that the Fluctuations in the rotation of the slotted disc, the abso lut are relatively small, not exactly erratic follow, but that with a decrease in the distance the buttocks sition signals, that is, with an increase in the rotational speed speed, probably also the position signal that comes from fell, at a slightly shorter distance from the previous one signal should have occurred. This is through the Averaging the two previous position signals distances with the additional safety constant sighted so that one can assume that through the device according to the invention possible synthetic trigger signals are created at the exact moment when this is done fallen position signal of the slotted disc would have occurred have to.
In Ausgestaltung der Erfindung kann dabei vorgesehen sein, dass ein zweiter Zähler vorhanden ist, der abhängig von gül tigen Positionssignalen (Referenz) zurückgesetzt werden kann und danach inkrementiert wird. Mithilfe dieses zweiten Zäh lers lassen sich die zu unterschiedlichen Zeiten doch noch gegebenenfalls auftretenden Positionssignale besser beurtei len und verhindern, dass neben dem synthetischen Triggersig nal ein verspätetes Positionssignal wiederum ein normales Triggersignal erzeugt, das natürlich dann die gesamte Zählung durcheinander bringen würde.In an embodiment of the invention, it can be provided that a second counter is available, which depends on gül position signals (reference) can be reset and then incremented. Using this second tough They can still be read at different times any position signals that occur can be better assessed len and prevent that in addition to the synthetic trigger signal nal a late position signal in turn a normal Trigger signal generated, which of course then the entire count would mess up.
Die Schaltungsausbildung ist dabei so getroffen, dass ein Positionssignal als Störung interpretiert und ausgefiltert wird, wenn der Zählerwert noch kleiner ist als der Parameter für die vorgegebene Minimalzeit.The circuit design is such that a Position signal interpreted as a fault and filtered out if the counter value is still smaller than the parameter for the specified minimum time.
Andererseits soll bei einem Zählerwert größer als der Parame ter für die Minimalzeit aber kleiner als der Parameter für die ja nach jeder Sequenz neu errechneten Nominalzeit ein ankommendes Triggersignal den zweiten Zähler zurücksetzen und die Sequenz neu starten.On the other hand, a counter value should be larger than the parameter ter for the minimum time but less than the parameter for the nominal time recalculated after each sequence incoming trigger signal reset the second counter and restart the sequence.
Bei Auftreten eines an sich gültigen Positionssignals nach dem synthetischen Triggerimpuls aber vor Ablauf einer vorge gebenen Maximalzeit nach dem vorhergehenden Positionssignal - wenn also das Positionssignal nicht eigentlich fehlt, sondern sich nur geringfügig verspätet hat, allerdings um bereits so viel, dass der synthetische Triggerimpuls über die Nominal zeit generiert worden ist - wird dieses Positionssignal durch die Schaltung an der Erzeugung eines Triggersignals gehin dert, da ja ansonsten ein Triggersignal zu viel vorliegen würde.When a position signal that is valid per se occurs the synthetic trigger pulse but before a pre maximum time after the previous position signal - if the position signal is not actually missing, but instead was only slightly delayed, but already so much that the synthetic trigger pulse over the nominal time has been generated - this position signal is generated by the circuit goes on generating a trigger signal This is because there is otherwise too much trigger signal would.
Um sich an die verlängerte Periode der Schlitzscheibe anzu passen - die Verlängerung der Periode erkennt man ja daran, dass das, gemäß der vorstehenden Schaltungsvariante, unter drückte verspätete gültige Positionssignal erst nach dem syn thetischen Triggerimpuls aufgetreten ist - wird jedoch mit dem Auftreten dieses verspäteten gültigen Positionssignals der Zähler erneut zurückgesetzt und die Sequenz neu gestar tet.To adapt to the extended period of the slotted disc fit - you can see the extension of the period by that, according to the above circuit variant, under pressed late valid position signal only after the syn theoretical trigger impulse has occurred - is however with the occurrence of this late valid position signal the counter reset again and the sequence restarted tet.
Ein nach dem Ablauf der Maximalzeit nach dem letzten Positi onssignal, aber noch innerhalb der Nominalzeit nach dem syn thetischen Triggerimpuls auftretendes Positionssignal wird als ungültig ausgefiltert.On after the maximum time has elapsed after the last positi on signal, but still within the nominal time after the syn position signal occurring theoretical pulse filtered out as invalid.
Für den Fall, dass der Parameter für die Nominalzeit gleich oder größer als die Maximalzeit ist, so wird das synthetische Triggersignal nach Erreichen der Maximalzeit erzeugt und der Zähler zurückgesetzt. Es wird in diesem Fall also nicht auf den Ablauf der, hier in diesem fall extrem langen, Nominal zeit abgewartet.In the event that the parameter for the nominal time is the same or greater than the maximum time, the synthetic Trigger signal generated after reaching the maximum time and the Counter reset. So in this case it won't open up the expiry of the, in this case extremely long, nominal time waited.
Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung einiger Aus führungsbeispiele sowie anhand der Zeichnung. Dabei zeigen:Further advantages of the invention some results from the following description examples of management and the drawing. Show:
Fig. 1 eine Darstellung der Positions- und Triggersignale bei Störungen des Positionssignals, Fig. 1 is a representation of the position and the trigger signals in disorders of the position signal,
Fig. 2 ein der Fig. 1 entsprechendes Diagramm mit Positi ons- und Triggersignalen mit Triggerung nach Maxi malzeit und Filterung bis Minimalzeit, Fig. 2 is a of Fig. 1 diagram corresponding Positi ONS and trigger signals with triggering by Maxi malzeit and filtering to minimum time,
Fig. 3 ein den vorhergehenden Figuren entsprechendes Dia gramm, bei der erfindungsgemäß die Triggerung nach Nominalzeit erfolgt,Gram Fig. 3 is a corresponding slide the previous figures, according to the invention is carried out by triggering the nominal time in which,
Fig. 4 ein Diagramm der Positions- und Triggersignale mit spekulativer Triggerung vor Ablauf der Maximalzeit, Fig. 4 is a diagram of the position and trigger signals with speculative triggering before expiry of the maximum time,
Fig. 5 einen schematischen Aufbau des Anschlusses der er findungsgemäßen Triggerschaltung und Fig. 5 shows a schematic structure of the connection of the inventive trigger circuit and
Fig. 6 den Algorithmus der Triggerschaltung. Fig. 6 shows the algorithm of the trigger circuit.
In Fig. 1 erkennt man oben die idealen Positionssignale, die durch die Rotation der Schlitzscheibe erzeugt werden sollen. Darunter sind die Positionssignale P1' bis P5' eingezeichnet, wobei das Signal P3 gestört ist, sodass neben einem Signal P3 ein kurz danach folgendes Signal P3' auftritt. Das Signal P4 fehlt völlig. Dies wiederum hat zur Folge, dass durch die realen Positionssignale in der zweiten Reihe ortsabhängige Triggersignale, wie sie in der unteren Reihe gezeigt sind, erzeugt werden. Dabei ergibt sich ein Triggersignal T3' zu viel und ein Triggersignal, nämlich das, das durch das feh lende Positionssignal P4 hätte erzeugt werden müssen, fehlt völlig.In Fig. 1 it can be seen above, the ideal position signals to be generated by the rotation of the slotted disc. The position signals P1 'to P5' are shown underneath, whereby the signal P3 is disturbed, so that next to a signal P3, a signal P3 'which follows shortly thereafter occurs. The signal P4 is completely absent. This in turn has the consequence that the real position signals in the second row generate location-dependent trigger signals, as shown in the lower row. This results in a trigger signal T3 'too much and a trigger signal, namely that which should have been generated by the missing position signal P4, is completely absent.
In Fig. 2 ist die bekannte Triggerung nach Maximalzeit und Filterung bis Minimalzeit dargestellt, mithilfe deren reale Positionssignale, die vor einer vorgegebenen Minimalzeit auf treten, ausgefiltert werden (dies gilt für das Triggersignal T3', das ausgefiltert worden ist), während nach Ablauf einer Maximalzeit ein synthetischer Triggerimpuls erzeugt wird. Hier ist es der synthetische Triggerimpuls T4'. Allerdings liegt dieser sehr viel später als der zu erwarten de Zeitpunkt, der durch die gestrichelte Linie in Fig. 2 un ten angedeutet ist.In Fig. 2 the known triggering after maximum time and filtering to minimum time is shown, by means of which real position signals that occur before a predetermined minimum time are filtered out (this applies to the trigger signal T3 'that has been filtered out), while after one Maximum time a synthetic trigger pulse is generated. Here it is the synthetic trigger pulse T4 '. However, this is much later than the expected time, which is indicated by the dashed line in Fig. 2 un th.
Um diese Schwierigkeiten zu vermeiden, wird erfindungsgemäß zusätzlich zur Filterung bis Minimalzeit, wie sie auch be reits in Fig. 2 vorgenommen worden ist, eine andere Art der Erzeugung des synthetischen Triggerimpulses bei ausgefallenem Positionssignal gewählt. Der synthetische Triggerimpuls T4" wird erfindungsgemäß nicht erst nach der Maximalzeit (wie dies bei der bekannten Schaltung nach Fig. 2 der Fall war) erzeugt, sondern nach einer Nominalzeit, die bevorzugt dem Durchschnittsabstand der beiden vorhergehenden Triggerimpulse zusätzlich einer kleinen Sicherheitskonstanten entspricht.In order to avoid these difficulties, according to the invention, in addition to the filtering to the minimum time, as has already been done in FIG. 2, another type of generation of the synthetic trigger pulse is selected when the position signal fails. The synthetic trigger pulse T4 "is not generated according to the invention only after the maximum time (as was the case with the known circuit according to FIG. 2), but after a nominal time, which preferably corresponds to the average distance between the two previous trigger pulses in addition to a small safety constant.
In Fig. 4 ist nun der Fall dargestellt, dass nach dem Erzeu gen eines synthetischen Triggerimpulses T3" nach Ablauf der Nominalzeit ein gültiges Positionssignal P3 auftritt, wenn also das Positionssignal nicht fehlt, sondern sich nur etwas verspätet hat. In Fig. 4 the case is now shown that after the generation of a synthetic trigger pulse T3 "after the nominal time a valid position signal P3 occurs, if the position signal is not missing, but has only been delayed a little.
Tritt dieses Ereignis noch vor dem Ablauf der Maximalzeit nach dem letzten Positionssignal ein, so handelt es sich um ein gültiges Positionssignal. Für dieses darf allerdings nun kein Triggersignal mehr erzeugt werden, da für diese Position bereits der synthetische Triggerimpulse T3" erzeugt wurde. Um sich an die verlängerte Periode anzupassen, wird jedoch der zweite Zähler erneut zurückgesetzt und die Sequenz be ginnt von neuem.This event occurs before the maximum time expires after the last position signal, it is about a valid position signal. For this, however, may now No more trigger signals are generated because of this position the synthetic trigger pulse T3 "has already been generated. However, in order to adapt to the extended period the second counter is reset and the sequence be starts again.
Tritt das Positionssignal nach dem Ablauf der Maximalzeit nach dem letzten Positionssignal, aber noch innerhalb der Nominalzeit nach dem synthetischen Triggerimpuls ein, so han delt es sich um ein ungültiges Positionssignal. Der Zähler wird nicht zurückgesetzt. Es wird für dieses ungültige Posi tionssignal kein Triggersignal erzeugt.The position signal occurs after the maximum time has elapsed after the last position signal, but still within the Nominal time after the synthetic trigger pulse, so han it is an invalid position signal. The counter is not reset. It is for this invalid posi tion signal no trigger signal generated.
Ist der Parameter für die Nominalzeit gleich oder größer als die Maximalzeit, so wird ein spekulatives Triggersignal nach Erreichen der Maximalzeit erzeugt und der Zähler zurückge setzt.Is the parameter for the nominal time equal to or greater than the maximum time, then a speculative trigger signal becomes The maximum time is reached and the counter is reset puts.
In Fig. 5 bezeichnet das Signal dasAPOFlag_H das vorgenannte Positionssignal, die Busse dasTrgMinTime_H, dasTrgNomTime_H, dasTrgMaxTime_H stellen die Parameter für die minimale, nomi nale und maximale zeitliche Distanz für gültige Positionssig nale dar. Der Parameter dasRetriggerTime_H leitet sich aus der Differenz von maximaler zu nominaler Zeit ab. Das Signal dasTrigger_H stellt das Triggersignal zum Datenaufnehmer dar.In FIG. 5, the signal dasAPOFlag_H designates the aforementioned position signal, the buses dasTrgMinTime_H, theTrgNomTime_H, theTrgMaxTime_H represent the parameters for the minimum, nominal and maximum temporal distance for valid position signals. The parameter dasRetriggerTime_H is derived from the difference of maximal Time off. The signal dasTrigger_H represents the trigger signal to the data logger.
Der Algorithmus ist in ASM-Notation für Finite Statemachines in Fig. 6 dargestellt.The algorithm is shown in ASM notation for finite state machines in FIG. 6.
Sind nach Reset die Parameter noch nicht programmiert, ver bleibt die FSM im "Idle" Zustand, da sie ohne korrekte Pro grammierung nicht funktionieren kann. If the parameters have not yet been programmed after a reset, ver the FSM remains in the "idle" state since it has no correct pro programming cannot work.
Bei erfolgter Programmierung kann nach dem Erkennen des ers ten Positionssignals (dasAPOFlag_H) der Algorithmus wie be schrieben ablaufen.If programming is successful, after recognizing the first th position signal (dasAPOFlag_H) the algorithm as be wrote expire.
Ein erstes Triggersignal wird für das erste Positionssignal erzeugt, der Zähler (Variable dasTriggerCnt_H) zurückgesetzt. Die FSM geht in den Zustand "DisableTrigger" über.A first trigger signal is for the first position signal generated, the counter (variable dasTriggerCnt_H) is reset. The FSM changes to the "DisableTrigger" state.
In diesem Zustand verbleibt die FSM, der Zähler den Para meter für die minimale Distanz überschreitet. Ist dies der Fall, geht die FSM in den Zustand "EnableTrigger" über.The FSM remains in this state, the counter the Para meters for the minimum distance. Is this the In this case, the FSM changes to the "EnableTrigger" state.
Wird in diesem Zustand ein Positionssignal (dasAPOFlag_H) detektiert, wird ein Triggersignal generiert, der Zähler zu rückgesetzt und die FSM geht wieder in den Zustand "Di sableTrigger" über. Solange im Zustand "EnableTrigger" kein Positionssignal erkannt wird, wird der Zähler inkrementiert und auf Überschreiten der Parameter Nominalzeit bzw. Maxi malzeit überprüft. Überschreitet der Zähler einen der beiden Parameter, so wird ein spekulatives Triggersignal erzeugt, die FSM geht in den Zustand "EnRetrigger" über.If in this state a position signal (dasAPOFlag_H) detected, a trigger signal is generated, the counter closes reset and the FSM returns to the state "Di sableTrigger ". As long as none in the" EnableTrigger "state Position signal is detected, the counter is incremented and if the parameters nominal time or maxi are exceeded times checked. If the counter exceeds one of the two Parameters, so a speculative trigger signal is generated, the FSM changes to the "EnRetrigger" state.
Ein in diesem Zustand auftretendes Positionssignal setzt den Zähler zurück, erzeugt aber kein Triggersignal. Dann geht die FSM wieder in den Zustand "DisableTrigger " über.A position signal occurring in this state sets the Counter goes back, but does not generate a trigger signal. Then it goes FSM back to the "DisableTrigger" state.
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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8100 | Publication of the examined application without publication of unexamined application | ||
8304 | Grant after examination procedure | ||
8364 | No opposition during term of opposition | ||
8381 | Inventor (new situation) |
Inventor name: POPESCU, STEFAN, PROF. DR.-ING., 91056 ERLANGEN, D Inventor name: DEMHARTER, NIKOLAUS, DIPL.-ING. (FH), 91077 DORMIT |
|
8320 | Willingness to grant licences declared (paragraph 23) | ||
R081 | Change of applicant/patentee |
Owner name: SIEMENS HEALTHCARE GMBH, DE Free format text: FORMER OWNER: SIEMENS AKTIENGESELLSCHAFT, 80333 MUENCHEN, DE |
|
R119 | Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee |