KR20160024134A - Method and apparatus for high intensity focused ultrasound - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 고강도 집속 초음파 생성 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 The present invention relates to a high-intensity focused ultrasound generating apparatus, and more particularly,
서로 다른 주파수의 트랜스듀서를 동시에 초음파출력의 제어가 가능하도록 하여It is possible to control the ultrasonic output simultaneously with transducers of different frequencies
목적하는 피부층에 고강도로 집속된 초음파로 열응고를 발생시키는 시술이 가능한 고강도 집속 초음파 생성 방법 및 장치에 관한 것이다.
To a method and an apparatus for generating a high-intensity focused ultrasonic wave capable of performing thermal coagulation with ultrasound focused at high intensity on a desired skin layer.
초음파는 20 KHz 이상의 주파수를 갖는 파동을 말하는 것으로서, 의료분야에서의 환부에 대한 진단 및 치료는 물론, 피부 미용에까지 다양하게 활용되고 있으며, 특히 초음파를 고강도로 집속한 형태를 고강도 집속 초음파(HIFU : High Intensity focused ultrasound)라고 하며, 이러한 고강도 집속 초음파를 생성하는 장치를 고강도 집속 초음파 생성 장치라 한다.Ultrasonic wave is a wave having a frequency of 20 KHz or more. It is used variously to skin beauty as well as diagnosis and treatment of a lesion in a medical field. In particular, a high intensity focused ultrasound (HIFU) High Intensity focused ultrasound (hereinafter referred to as " High Intensity focused ultrasound ").
일반적인 고강도 집속 초음파 생성 장치는 초음파를 방출하는 트랜스듀서를 내장하되, 방출된 초음파를 특정한 한 지점(이를, "초점"이라 함)에 집속하여 열을 발생시킴에 따라 시술 부위에 급격한 온도 상승을 유발시킨다. 이러한 온열 기능을 통해 각종 환부에 부작용을 남기지 않고 목적한 의료 시술을 수행한다. 이에 더하여, 고강도 집속 초음파 생성 장치는 피부 주름 개선 등의 효과가 입증되어, 침습적인 시술방법인 안면거상시술의 대안으로 각광받고 있다. A general high intensity focused ultrasound generating device has a built-in transducer that emits ultrasonic waves, which generates heat by focusing emitted ultrasound at a specific point (referred to as "focus"), . Through these warming functions, the intended medical treatment is performed without leaving side effects on various lesions. In addition, the high-intensity focused ultrasound generating apparatus has been proved as an effect of improving the wrinkles of the skin, and has been attracting attention as an alternative to the facial grafting, which is an invasive treatment method.
인체의 피부 구조는 겉에서부터 표피층, 진피층, 피하지방층, 근육층, 골격 순으로 이루어져 있으며, 이 중 진피층을 이루고 있는 대부분의 구성 물질은 콜라겐이라는 성분으로서, 피부탄력을 유지할 수 있도록 하는 기능을 담당한다. 고강도 집속 초음파는 표피층에는 작용되지 않으며, 근육층의 일부인 근건막(Superficial Musculo-Aponeurotic System, SMAS)층에 작용하여 응고 작용을 유도함은 물론, 진피층의 깊은 부분까지 초음파로 열을 전달한다. 그 결과 콜라겐의 재생을 도모하여 주름 제거는 물론 피부탄력 개선의 효과를 확보한다.The skin structure of the body consists of the epidermis, the dermis, the subcutaneous fat layer, the muscle layer, and the skeleton in order from the outside, and most of the constituent material constituting the dermis layer is a component called collagen and functions to maintain skin elasticity. High-intensity focused ultrasound does not act on the epidermis but acts on the Superficial Musculo-Aponeurotic System (SMAS) layer, which is part of the muscle layer, to induce coagulation and transmit heat to the deep part of the dermis by ultrasonic waves. As a result, the regeneration of collagen is promoted to ensure the effect of wrinkle removal as well as skin elasticity improvement.
고강도 집속 초음파와 관련한 논문으로 "Lasers in Surgery and Medicine 40:67-5 (2008)" 에 게재된 "Selective Transcutaneous Delivery of Energy to Porcine Soft Tissues Using Intense Ultrasound" 고강도 집속 초음파 생성 장치와 관련된 선행자료로는 등록특허 KR10-1052060, 출원번호 KR10-2011-7016330 등이 있다.
As a preliminary data related to high-intensity focused ultrasound generation device, "Selective Transcutaneous Delivery of Energy to Porcine Soft Tissues Using Intense Ultrasound" published in "Lasers in Surgery and Medicine 40: 67-5 (2008) Registered patent application No. KR10-1052060, application number KR10-2011-7016330, and the like.
본 발명의 목적은, 최적의 고강도의 집속 초음파를 생성하기 위한 방안으로 시술을 하려는 Target 부위의 깊이에 따라 고강도 집속 초음파의 공진주파수를 달리하며, 이를 위해 흔히 공진주파수 별로 별도의 공진주파수에 매칭되는 트랜스듀서(Transducer)가 내장된 카트리지가 구비되고 시술시 적합한 시술 깊이가 설정된 카트리지를 적용하여 시술하게 된다.SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a method for generating focused ultrasound waves having a high intensity and a method of generating ultrasound waves having high intensity focused ultrasound waves, A cartridge having a transducer incorporated therein and a cartridge having an appropriate treatment depth set for the procedure.
이 경우 시술중에 카트리지를 교체하여야 하는 등의 불편한 점이 있었다.본 발명에서는 시술부위의 변경에도 쉽게 대응 할 수 있는 고강도 집속 초음파 발생방법 및 장치에 대한 것이다.
In this case, there is an inconvenience that the cartridge should be replaced during the procedure. The present invention relates to a method and an apparatus for generating a high-intensity focusing ultrasonic wave which can easily cope with a change in a treatment site.
상기의 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명의 하나의 사상에 따르면, 서로 다른 공진주파수를 갖는 트랜스듀서를 결합하여 복수개의 공진주파수 와 시술 깊이를 갖도록 하고, 핸드피스에서 시술 부위로 복수의 고강도 집속 초음파(high intensity focused ultrasound)를 조사하도록 구비된 고강도 집속 초음파 발생방법 및 장치로 바람직 하게는 상기 집속 초음파 변환부에 의해 시술 부위로 조사된 초음파에 대한 이미지정보를 획득하는 이미지 획득부를 더 포함할 수 있다.
According to an aspect of the present invention, there is provided a transducer having a plurality of resonance frequencies and a processing depth by combining transducers having different resonance frequencies, and a plurality of high-intensity focusing ultrasonic waves a high intensity focused ultrasound generating method and apparatus for irradiating a high intensity focused ultrasound, and the image obtaining unit may preferably further include an image obtaining unit for obtaining image information on an ultrasound irradiated to the treatment site by the focused ultrasound converting unit .
본 발명에 따르면, 사용주파수를 인식하여 시술시 목표부위에 초음파 열응고점을 형성하는 고강도 집속 초음파 발생장치에 있어서 하나의 카트리지로 서로 다른 주파수의 트랜스듀서를 동시에 초음파출력의 제어가 가능하도록 하여 시술시 목표 부위 및 목표 깊이에 다양한 패턴으로 고강도 초음파 집속을 구현할 수 있어 시술의 효과를 극대화 시키게 된다.
According to the present invention, in a high-intensity focused ultrasonic generator for recognizing a use frequency and forming an ultrasonic thermal coagulation point at a target site during a procedure, ultrasonic output can be controlled simultaneously with transducers of different frequencies by one cartridge, It is possible to implement high-intensity ultrasound focusing in various patterns at the target site and target depth, thereby maximizing the effect of the procedure.
도 1은 고강도 집속초음파 발생장치와 핸드피스 측 구성을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2는 고강도 집속초음파 발생장치의 Flow를 나타내는 개념도
도 3 (a)는 초음파 진동을 일으키는 진동판
(b)는 고강도 집속초음파를 발생시키는 트랜스듀서를 도시한 도면
도 4는 고강도 집속초음파를 발생시키는 트랜스듀서 내부에 초음파 진동을 발생시키는 진동판을 결합한 도면이다
도 5는 본 발명에 의한 고강도 집속초음파를 발생시키는 트랜스듀서의 일부에 초음파 진동판을 일체형으로 결합한 트랜스듀서의 일 실시예 를 도시한 도면이다.
도 6은 초음파 진동자 역할의 트랜스듀서(C1) 와 고강도 집속초음파를 발생시키는 트랜스듀서(C2)에 시간에 따른 전압 인가를 나타내는 Time Chart Table을 도시한 도면
도 7, 도 8은 일체화된 트랜스듀서(C1, C2)에 시간에 따른 전압 인가를 나타내는 Time Chart Table을 도시한 도면1 is a view schematically showing a configuration of a high-intensity focusing ultrasonic wave generator and a handpiece side.
2 is a conceptual diagram showing the flow of a high-intensity focused ultrasonic wave generator
3 (a) is a plan view of a vibration plate
(b) is a view showing a transducer for generating a high-intensity focused ultrasonic wave
FIG. 4 is a view showing a combination of a diaphragm for generating ultrasonic vibration inside a transducer for generating a high-intensity focused ultrasonic wave
5 is a view showing an embodiment of a transducer in which an ultrasonic diaphragm is integrally coupled to a part of a transducer for generating high-intensity focused ultrasonic waves according to the present invention.
6 is a view showing a time chart table showing a time-dependent voltage application to a transducer C1 serving as an ultrasonic transducer and a transducer C2 generating high-intensity focused ultrasonic waves
Figs. 7 and 8 are diagrams showing Time Chart Table showing voltage application to the integrated transducers C1 and C2 over time
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 의해 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이다. 단지 여기에서 설명될 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 기술 등이 본 발명의 요지를 흐리게 할 수 있다고 판단되는 경우 그에 관한 자세한 설명은 생략하기로 한다.
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The advantages and features of the present invention and the manner of achieving them will become apparent with reference to the embodiments described in detail below with reference to the accompanying drawings. However, the present invention is not limited by the embodiments disclosed below but may be embodied in various different forms. The embodiments to be described herein are provided so that the disclosure of the present invention is complete and that those skilled in the art will fully understand the scope of the present invention. In the following description, well-known functions or constructions are not described in detail since they would obscure the invention in unnecessary detail.
이하, 본 발명에 따른 고강도 집속 초음파 조사 방식 및 장치에 관한 바람직한 실시예에 대하여 설명하기로 한다. 제1도에서와 같이 핸드피스(120)와 집속 초음파 변환부(115, 트랜스듀서)를 내장한 카트리지(110)는 착·탈이 가능 하고 또한 카트리지 내부의 트랜스듀서(115)를 이송시키기 위한 이동제어수단(124), 그리고 트랜스듀서(115)에서 조사된 초음파를 시술부위에 초음파 손실이 없이 조사될 수 있도록 카트리지(110) 내부는 물 등의 액체로 충진되어 있다. DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, preferred embodiments of a high-intensity focused ultrasonic wave irradiation method and apparatus according to the present invention will be described. As shown in FIG. 1, the
고강도 집속 초음파장치는 제 2도에서와 같이 HIFU(고강도 집속 초음파) Drive Board(240, 250)에 전원을 공급하기 위한 파워서플라이(Power Supply, 230),핸드피스와 고강도 집속 초음파 변환부를 내장한 카트리지로 구성된 어플리케이터(260), 그리고 초음파 출력을 제어하는 콘트롤러(220) 등으로 구성된다. As shown in FIG. 2, the high-intensity focusing ultrasound apparatus includes a
도3(a)는 평판형 초음파 진동자(C1) 는 전압이 인가되면 x1 ~ x2 영역에 그림에서와 같이 수평의 진동 n-1, n-2, n-3 …n-n 이 발생된다. (b)는 초음파를 집속하기 위하여 콘케이브(CONCAVE) 형상으로 구성된 트랜스듀서를 도시한 것으로 초점거리:d1, 중심주파수:f1 인 트랜스듀서(C1) 과 초점거리:d2, 중심주파수:f2 인 트랜스듀서(C2)를 도시한 것으로 트랜스듀서 외경의 크기는 C1 < C2 이다. 3 (a) is a plan view of the ultrasonic transducer in which the horizontal vibrations n-1, n-2, n-3, ..., n-n is generated. (b) shows a transducer configured in a CONCAVE shape in order to focus an ultrasonic wave. The transducer C1 has a focal length of d1 and a center frequency of f1 and a transducer C1 having a focal length of d2 and a center frequency of f2. The transducer has an outer diameter of C1 < C2.
도4에서는 전술한 각각의 개별 트랜스듀서를 일체화 한 것으로 트랜스듀서 C2의 내부에 작은 트랜스듀서 C1을 접합하여 하나의 카트리지에서 서로 다른 주파수의 트랜스듀서를 동시에 초음파출력의 제어가 가능하도록 한 것이다. 좀더 상세히 설명하면 트랜스듀서 C1은 중심주파수 f1에 공진하여 진동 초음파(n-1, n-2, n-3 …n-n) 를 발생하게 되며, 트랜스듀서 C2는 중심주파수 f2에 공진하여 F2지점에 초점이 형성되도록 고강도 집속 초음파를 발생하게 된다. 트랜스듀서의 공진주파수는 트랜스듀서의 두께에 따라 달라지며 두께가 얇아질수록 공진주파수는 높아진다 예를들면 트랜스듀서의 두께는 중심주파수가 4MHz의 경우는 약 500~700 micron 정도이고 7MHz의 경우는 약 150~350 micron 정도이다. In FIG. 4, each of the individual transducers described above is integrated, and a small transducer C1 is joined to the inside of the transducer C2 so that ultrasonic output can be simultaneously controlled by transducers having different frequencies in one cartridge. In more detail, the transducer C1 resonates at the center frequency f1 to generate the ultrasonic vibrations (n-1, n-2, n-3 ... nn), and the transducer C2 resonates at the center frequency f2, High-intensity focused ultrasonic waves are generated. The resonant frequency of a transducer depends on the thickness of the transducer. The thinner the thickness, the higher the resonant frequency. For example, the thickness of the transducer is approximately 500 to 700 microns for a center frequency of 4 MHz, 150 to 350 microns.
도4의 서로 다른 2종의 개별 트랜스듀서를 하나의 트랜스듀서로 제작한 것이 도5 이다. 콘케이브 형상의 트랜스듀서 중간부분에는 평판형 초음파 진동자(C1)을 그리고 트랜스듀서 콘케이브의 바깥 외주면(C2)은 초점길이가 d2가 되도록 Round를 가공하고 공진주파수가 f2가 되도록 두께를 가공한다. 이렇게 가공된 트랜스듀서는 평판형 트랜스듀서(C1)부분에 C1부분과 공진되는 중심주파수 f1에 매칭되는 HIFU Driver Board 에서 전압이 인가되면 평판형 트랜스듀서(C1)에 의한 초음파 진동이 생성되며, 집속형 트랜스듀서(C2)부분에 C2부분과 공진되는 중심주파수 f2에 매칭되는 HIFU Driver Board 에서 전압이 인가되면 초점거리 d2의 위치에 초점 F2가 생성된다.Fig. 5 is a cross-sectional view of the transducer of Fig. The plate-shaped ultrasonic transducer (C1) is placed in the middle of the cone-shaped transducer and the outer circumferential surface (C2) of the transducer cone is rounded so that the focal length is d2 and the thickness is processed so that the resonance frequency is f2. When the voltage is applied to the HIFU Driver Board matching the center frequency f1 resonating with the C1 portion in the flat plate type transducer C1 portion, the processed transducer generates ultrasonic vibration by the flat plate type transducer C1, When a voltage is applied to the HIFU Driver Board matching the center frequency f2 resonating with the C2 portion in the type transducer portion C2, a focus F2 is generated at the position of the focal distance d2.
도6, 도7, 도8 은 상술한 복수개의 중심주파수에서 공진하도록 구비된 트랜스듀서(C1, C2)에 시간에 따라 전압이 On / Off 될 때의 진동 초음파와 고강도 집속초음파가 조사되는 패턴을 도시한 Time Chart Table로 도6 과 도8 에서는 2개의 트랜스듀서(C1, C2)가 교대로 작동하며 순차적으로 초음파를 발생시키는 방법으로 상세히 설명하면 트랜스듀서 C1는 공진주파수 f1주파수에서 작동하여 U1,U3,U5 …Un-1의 전압이 인가되어 진동초음파가 생성되고, 트랜스듀서 C2에서는 공진주파수 f2주파수에서 작동하여 U2,U4,U6 … Un의 전압이 인가되어 d2의 깊이에 열응고점이 형성되게 된다. 이때 트랜스듀서 C1과 트랜스듀서 C2는 교대로 전압이 인가되어 작동하게 된다. 도7에서는 트랜스듀서 C1, C2가 동시에 같은 시간에 동기가 되어 전압이 인가되는 경우이다. 콘케이브형의 고강도 초음파를 집속시에는 열응고점을 형성하고, 평판형 트랜스듀서에 의한 진동/충격 초음파에 의해 진정 및 마사지효과를 기대할 수 있다 6, 7, and 8 illustrate a pattern in which a vibrating ultrasonic wave and a high intensity focused ultrasonic wave are irradiated when a voltage is turned on / off with time in transducers C1 and C2 provided to resonate at the center frequencies described above In FIG. 6 and FIG. 8, two transducers C1 and C2 are alternately operated in order to sequentially generate ultrasound waves. The transducer C1 operates at a resonant frequency f1 to generate U1, U3, U5 ... Un-1 voltage is applied to generate a vibration ultrasonic wave, and the transducer C2 operates at the resonance frequency f2 frequency to generate U2, U4, U6 ... A voltage of Un is applied and a thermal coagulation point is formed at the depth of d2. At this time, the transducer C1 and the transducer C2 are operated by alternately applying the voltage. In Fig. 7, the transducers C1 and C2 are simultaneously synchronized at the same time, and the voltage is applied. When a cone-shaped high-strength ultrasonic wave is focused, a thermal coagulation point is formed, and a calming and massaging effect can be expected by the vibration / shock ultrasonic wave generated by the flat plate type transducer
상술한 내용과 같이 사용주파수를 인식하여 시술시 목표부위에 초음파 열응고점을 형성하는 고강도 집속형 초음파 발생장치에 있어서 하나의 카트리지로 서로 다른 주파수의 트랜스듀서를 동시에 초음파출력의 제어 또는 따로 제어가 가능하도록 하여 시술시 목표 부위 및 목표 깊이에 다양한 패턴으로 고강도 초음파 집속을 구현할 수 있어 시술의 효과를 극대화 시키게 된다.As described above, in a high-intensity focusing type ultrasonic generator that recognizes a use frequency and forms an ultrasonic thermal coagulation point at a target site during a procedure, ultrasonic output can be controlled simultaneously or simultaneously with transducers having different frequencies at one cartridge So that high-intensity ultrasound focusing can be implemented in various patterns on the target region and the target depth during the procedure, thereby maximizing the effect of the procedure.
이상에서 본 발명에 따른 고강도 집속초음파 생성 장치에 관한 바람직한 실시예에 대하여 설명하였다. 전술된 실시예는 모든 면에서 예시적인 것이며, 한정적인 것이 아닌 것으로 이해되어야 하며, 본 발명의 범위는 전술된 상세한 설명보다는 후술될 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 그 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가개념 으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
The preferred embodiments of the high intensity focused ultrasound generating apparatus according to the present invention have been described above. It is to be understood that the above-described embodiments are illustrative in all aspects and should not be construed as limiting, the scope of the invention being indicated by the appended claims rather than the foregoing description, It is intended that all changes and modifications derived from the equivalent concept be included within the scope of the present invention.
110 : 카트리지 111 : 핸드피스 고정용 돌기
120 : 핸드피스 121 : 카트리지 인식수단
124 : 이동제어 수단 125 : 카트리지 고정 요홈부
130 : 제어장치 210 : 모니터
220 : 콘트롤러 230 : 파워서플라이(Power Supply)
240 : 트랜스듀서 C1구동용 HIFU Driver Board
250 : 트랜스듀서 C2구동용 HIFU Driver Board
260 : 어플리케이터 (핸드피스 와 트랜스듀서가 내장된 카트리지)110: Cartridge 111: Handpiece fixing projection
120: handpiece 121: cartridge recognition means
124: movement control means 125: cartridge fixing yoke groove
130: Control device 210: Monitor
220: Controller 230: Power Supply (Power Supply)
240: HIFU Driver Board for Driving Transducer C1
250: HIFU Driver Board for driving transducer C2
260: Applicator (cartridge with handpiece and transducer)
Claims (4)
핸드피스에는 착탈이 가능한 서로 다른 복수개의 공진주파수를 갖는 트랜스듀서를 내장한 카트리지를 구비 한 것을 특징으로 하는 고강도 집속형 초음파 발생장치
A medical instrument for generating focused ultrasound,
Characterized in that the handpiece includes a cartridge in which a transducer having a plurality of different resonance frequencies capable of being attached and detached is incorporated in the high intensity focusing type ultrasonic generator
서로 다른 공진주파수를 갖는 일체형으로 구비된 트랜스듀서로 평판형으로 파장을 발생하는 트랜스듀서 와 고강도 초음파를 집속하여 초점을 형성하는 트랜스듀서 인 것을 특징으로 하는 고강도 집속형 초음파 발생장치
The method according to claim 1,
Wherein the transducer is a transducer having a resonance frequency different from that of the ultrasonic transducer, the ultrasonic transducer having a plate-shaped wavelength and a transducer for collecting high-intensity ultrasonic waves to form a focus,
하나의 트랜스듀서로 복수개의 공진주파수 와 초점길이가 구현되는 것을 동시 / 순차적으로 제어 가능하도록 한 것을 특징으로 하는 초음파 생성방법
A medical instrument for generating focused ultrasound,
Wherein a plurality of resonance frequencies and a focal length are realized by a single transducer simultaneously or sequentially.
하나의 트랜스듀서로 복수개의 공진주파수 와 초점거리가 구현되는 것을 동시 / 순차적으로 제어하여 초음파를 발생시키는 고강도 집속초음파 발생장치
The method of claim 3,
A high-intensity focusing ultrasonic wave generator for simultaneously generating a plurality of resonance frequencies and a focal distance with a single transducer,
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|---|---|---|---|
| KR1020140110582A KR20160024134A (en) | 2014-08-25 | 2014-08-25 | Method and apparatus for high intensity focused ultrasound |
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20210007548A (en) * | 2019-07-12 | 2021-01-20 | 안광숙 | High intensity focused ultrasonic transducer |
| KR20210038028A (en) | 2019-09-30 | 2021-04-07 | 강원대학교산학협력단 | Device for collimation of ultrasound and method using the same |
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2014
- 2014-08-25 KR KR1020140110582A patent/KR20160024134A/en not_active Application Discontinuation
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| KR20210007548A (en) * | 2019-07-12 | 2021-01-20 | 안광숙 | High intensity focused ultrasonic transducer |
| KR20210038028A (en) | 2019-09-30 | 2021-04-07 | 강원대학교산학협력단 | Device for collimation of ultrasound and method using the same |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| WITN | Withdrawal due to no request for examination |