Military Medicine International Journal of amsus raising the bar: extremity trauma care guest editors

Rehabilitation Interventions, (2) Advanced Prosthetic and

Orthotic Technologies, (3) Epidemiology and Surveillance,

and (4) Medical and Surgical Innovations.

Novel Rehabilitation Interventions

The EACE researchers are executing studies aimed at devel-

oping and determining the most ef

ficacious treatment inter-

ventions for optimizing an individual

’s level of function and

reintegration back to military and/or civilian communities

while mitigating comorbidities and secondary health effects.

These interventions are speci

fic to impairments, functional

limitations, activity restrictions, and assistive devices.

One such EACE-supported intervention focuses on pre-

venting falls in service members with transtibial amputations

through advanced rehabilitation training using a microprocessor-

controlled treadmill.

21

The study demonstrated a signi

ficant

improvement in stumbles and falls. After receiving the

advanced rehabilitation training, 60% of the subjects (

N = 11)

reported a decrease in stumbles and falls, and all subjects

reported that their uncontrolled falls had decreased to zero.

This reduction of stumbles and falls was maintained over the

6-month follow-up period.

The EACE researchers have also used high-end virtual reality

environments (Computer Assisted Rehabilitation ENviron-

ment, Motekforce Link) to develop task-speci

fic assessments

and treatment interventions related to participation in military

and civilian activities. Assessment applications were created

to quantify function and identify de

ficits related to walking

stability and mechanics during perturbations,

22,23

cognitive

tasks,

24

and/or

military-speci

fic tasks.

24

Investigational

treatment interventions within the virtual reality environments

include utilization of direct and indirect visual feedback

during gait, visual-vestibular habituation techniques,

24

and

military task-speci

fic rehabilitation.

The EACE researchers are collaborating with industry and

academic partners to leverage motion-tracking game technol-

ogy to extend virtual reality therapy into patients

’ homes through

interactive and entertaining game experiences. Finally, while

FIGURE 1.

EACE organization chart showing the four divisions, research sites, and supporting organizations.

MILITARY MEDICINE, Vol. 181, November/December Supplement 2016

6

EACE: Overview of the Research and Surveillance Division

---

many inventions focus on functional limitations and participa-

tion restrictions, new studies are looking at strategies such as

blood-

flow restriction resistance training to increase muscular

strength. Through this form of training, individuals may be

able to experience muscular strength and hypertrophic gains

at a lower resistance than conventionally employed.

25

The

EACE researchers are investigating whether lower resistance

with blood-

flow restriction should reduce the pain associated

with rehabilitation, increase patient compliance, and result in

greater strength gains at discharge. Preliminary results in the

lower extremities are promising and clinical trials for individ-

uals with upper limb injures are planned.

Advanced Prosthetic and Orthotic Technologies

Following the physical or functional loss of their limb(s),

service members and veterans are often reliant on prosthetic

and orthotic devices to return to activities of daily living,

recreation, and occupation. Throughout the recent con

flicts,

advances in technology have led to the availability of novel

devices such as improved microprocessor-controlled prosthe-

ses, active power-producing prostheses, myoelectric-controlled

prostheses, and exoskeletal orthoses. The functional demand

and complexity of these systems necessitated studies to exam-

ine the ef

ficacy of advanced prosthetic and orthotic devices,

speci

fically ease of fitting and operation, improved safety and/or

function, and optimal prescription parameters to meet speci

fic

patient needs. The EACE researchers leveraged advanced

assessment tools within the three ARCs and the James A. Haley

Veterans

’ Hospital to amass nearly a decade worth of data from

patients who use advanced prosthetic and orthotic devices.

These efforts have contributed to a global medical body

of knowledge on emerging and maturing prosthetic tech-

nologies, such as myoelectric upper-limb prostheses,

26,27

microprocessor-controlled prosthetic knees,

28

–31

powered pros-

thetic knees,

31

and powered prosthetic ankle-foot systems.

32

–34

The underlying intent of these investigations was to determine

if the technologies provide bene

fit to patient function across a

FIGURE 2.

EACE Research and Surveillance Division

’s research personnel positions at DoD and VA sites.

MILITARY MEDICINE, Vol. 181, November/December Supplement 2016

7

EACE: Overview of the Research and Surveillance Division

---

variety of activities including level-ground gait,

35

slope

36

–40

and stair ambulation,

28,38,41

–44

walking during destabilizing

conditions,

22,23,45

–48

transitions from standing,

31

and common

activities of daily living.

26

Since many service members

with amputation are young and

fit at the time of injury, the

EACE researchers have re-examined factors that may in

flu-

ence function later in life, such as metabolic costs

49

–52

and

stability

21,22,30,45,46,48,53,54

during gait. Previous literature

often describes older groups of dysvascular amputees. How-

ever, this cohort does not offer adequate comparisons for

young, blast-related traumatic amputees. Studies conducted

with this younger population of amputees provide reference

data and begin to establish the prevalence and predictive

factors that may lead to the onset of secondary health con-

ditions later in life, like low back pain,

55,56

cardiovascular

disease,

57

and osteoarthritis.

58

For example, factors such as

asymmetric limb loading

35

and short residual limb lengths

49

may impact long-term outcomes and the prescription of pros-

thetic devices.

New orthotic technologies also continue to emerge. The

Intrepid Dynamic Exoskeletal Orthosis (IDEO) is a carbon

fiber ankle-foot orthosis developed at the Center for the

Intrepid. It is designed to support ankle and foot structures

in a posture that minimizes pain while also storing energy

before releasing it at push off. It is prescribed to those with

functional limb loss following severe injury to muscle,

nerve, or bone.

59

Through collaborative efforts in research

and education, this orthosis is now available for service

members, veterans, and the private sector. Current and future

research efforts with the IDEO focus on determining optimal

device properties

60

–63

and evaluating patient function during

both recreational and military-speci

fic activities.

64,65

Epidemiology and Surveillance

Researchers in the Epidemiology and Surveillance research

focus area track service members and veterans with severe

limb trauma and amputation to evaluate the effectiveness of

treatment inventions and to monitor subsequent short- and

long-term health and QoL outcomes. This initiative is imper-

ative to thoroughly characterize patients and their responses

to care and also to identify predictors of optimal rehabilitation

outcomes. Descriptive characteristics, prevalence, and inci-

dence of short- and long-term secondary conditions, health

care utilization, QoL, and the resulting economic impact are

all quanti

fiable factors that EACE stakeholders may use to

guide health care policy and direct resources to facilitate opti-

mal outcomes. While providing a continuously evolving view

of the extremity trauma and amputation population, research

in the Epidemiology and Surveillance research focus area

informs, supports, and uni

fies efforts throughout the R&S

Division lines of research.

The need for comprehensive outcome measures that can

assess high-level mobility and agility has encouraged collab-

oration between DoD and VA to develop the Comprehen-

sive High-Level Activity Mobility Predictor (CHAMP).

66

The CHAMP was assessed for reliability and validity

66,67

and

recommendations for its clinical application disseminated

through published manuscripts

68,69

and training seminars for

DoD and VA clinicians. Reference standards from uninjured

male service members along with those who sustained limb loss

are provided for both the CHAMP and the 6-minute walk test

to establish a guideline for goal setting and expectations.

66,70

The CHAMP is one example of an outcome measure that can

be used to longitudinally characterize the function of male

FIGURE 3.

EACE research sites and collaborators across the United States. Not shown are academic and industry research partners in Austria, Canada,

England, Germany, and New Zealand.

MILITARY MEDICINE, Vol. 181, November/December Supplement 2016

8

EACE: Overview of the Research and Surveillance Division

---