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

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

service members as they age. The EACE researchers are con-

tinuing to develop and validate the CHAMP for female service

members as well as other novel outcome measures that will

improve the health of injured service members and veterans.

The EACE researchers are currently focused on conduct-

ing epidemiologic studies to evaluate the morbidity and mor-

tality rates of two core patient cohorts with the long-term goal

of maximizing their health and QoL outcomes. Speci

fically,

individuals with severe extremity injuries have been strati

fied

into those with (1)

“acutely threatened limbs” that required

immediate consideration for amputation and (2)

“functionally

impaired limbs

” that do not require immediate consideration

for amputation but cause signi

ficant limitations. The EACE

researchers use local clinical data records, Defense Manpower

Data Center records, the Expeditionary Medical Encounter

Database (EMED), the Medical Health System Data Reposi-

tory, the VA Corporate Data Warehouse, and multiple other

data sources to conduct research. Central to the EACE epi-

demiological efforts is the ability to access the EMED, a gold

standard repository of high-quality, veri

fied, and validated com-

bat casualty data spanning the spectrum of care and rehabilita-

tion.

71,72

Within the EMED, each casualty injury record is

coded by in-house Naval Health Research Center clinical staff

on diagnoses (International Classi

fication of Diseases-9/10

codes) and on injury severity, using both the Abbreviated Injury

Scale and Abbreviated Injury Scale-2005 Military. Coded injury

data are then mapped to tactical data describing the character-

istics of the casualty event, descriptions of treatments adminis-

tered within the chain of evacuation, predeployment- and

postdeployment- related health information, personnel data with

career and dependent history data, and

finally, with longitudi-

nal, prospective QoL outcome data.

In addition to performing retrospective epidemiologic

studies, the EACE researchers have begun prospective longi-

tudinal efforts to examine rehabilitative and QoL outcomes.

Another key facet to the EACE R&S directorate is the

Wounded Warrior Recovery Project (WWRP). The WWRP

is a 16-year, longitudinal, prospective, informed-consent

study being conducted through Naval Health Research Cen-

ter, which tracks long-term QoL, mental health outcomes,

pain experiences, social support, and prosthetic/orthotic use

and satisfaction.

73

Funding for the WWRP is through U.S.

Navy Bureau of Medicine and Surgery.

Complementary to the WWRP, additional surveillance

studies are aimed at understanding the prevalence and pre-

vention of developing secondary health conditions following

severe extremity trauma, such as osteoarthritis, obesity, car-

diovascular disease, and low back pain. These secondary

conditions may exacerbate an existing disability caused by

the initial extremity injury.

74,75

Among these secondary con-

ditions, delayed amputations receive particular attention as

individuals may eventually choose or require an elective

amputation to recover function. Delayed amputations, occur-

ring more than 90 days after initial injury, account for 10 to

15% of all combat-related amputations

76

and correlate with

adverse physical and psychological diagnoses.

72

Future studies

will work to identify early predictors of delayed amputations

including the speci

fic injury, wound complications, and reha-

bilitation therapies that may increase or decrease the likelihood

of amputation.

Findings from the EACE Epidemiology and Surveillance

research focus area support EACE-speci

fic needs related to

rehabilitating and reintegrating injured service members and

veterans. This research will help inform DoD and VA clini-

cal practice recommendations, guidelines, and policy on

extremity trauma and amputation care.

Medical and Surgical Innovations

In recent years, signi

ficant efforts have been devoted toward

developing advanced medical therapies and surgical tech-

niques to improve the restoration of tissue form and function

following traumatic composite tissue injury. The EACE, col-

laborating with ongoing research efforts at WRNMMC and

the Uniformed Services University of the Health Sciences, is

in the early stages of building a capability to conduct pre-

clinical and clinical research in the broad area of medical

and surgical innovations. The overarching goal of the EACE

Medical and Surgical Innovations research focus area is to

foster the development of next-generation regenerative medi-

cine therapeutics and innovative surgical approaches and to

accelerate the translation of the best-performing technologies

to the clinic.

Regenerative Medicine (RM) focuses on replacing or

regenerating human cells, tissues, or organs to restore or

establish normal form and function.

77

Next-generation regen-

erative medicine therapeutics focused on restoring tissues of

the extremities (i.e., muscle, bone, tendon, ligament, nerve)

are particularly relevant for service members and veterans

with extremity trauma and/or amputation. Additionally, many

of these therapeutics that have been developed and/or investi-

gated were supported, at least in part, by DoD and/or VA,

such as the Armed Forces Institute of Regenerative Medicine.

Examples of topics currently under investigation by the

EACE researchers include the clinical evaluation of a biologic

scaffold material to aid in the restoration of tissue structure

and function following volumetric muscle loss; the preclinical

evaluation of the mechanisms that drive biomaterial mediated

tissue regeneration as a means to facilitate rational design of

next-generation RM materials and therapeutics; the develop-

ment of 3-dimensional bio-printing; and whole organ engi-

neering capabilities, among others.

Several innovative surgical approaches have been devel-

oped to facilitate tissue reconstruction and improve limb

function for individuals with traumatic extremity injuries.

Examples include targeted muscle reinnervation

78

for pros-

thetic control and osseointegration, in which a prosthesis is

attached directly to the skeleton of a patient with an amputa-

tion.

79

The EACE researchers are currently participating in

several osseointegration studies, led by clinicians at WRNMMC,

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

9

EACE: Overview of the Research and Surveillance Division

whose ultimate goal is to improve the QoL for individuals

with limb loss, especially those who cannot tolerate conven-

tional, socket-based prostheses.

These RM therapeutics and innovative surgical approaches

offer immense potential to promote tissue restoration, improved

function, and/or enhanced QoL; however, they vary in their

stage of development, with relatively few technologies having

reached commercialization and/or widespread clinical imple-

mentation. Thus, continued investment by the DoD in future

research and development activities is needed to realize true

clinical success in re-establishing optimal function and QoL for

service members and veterans with severe extremity trauma

injuries. These future directions should encompass activities

that span the full spectrum of the research continuum

—from

basic science to preclinical animal models to human clinical

trials conducted by teams of clinicians and researchers from

multidisciplinary

fields including orthopedic surgery, regenera-

tive medicine, bioengineering, and rehabilitation.

CONCLUSION

Military medical research often paves the way for changes

in civilian and global clinical practice, partly because of the

nature of high-impact innovations and discoveries. At the

time of establishment, the EACE entered richly developed

clinical and research environments comprised of federal, aca-

demic, clinical, and industry leaders. Through its R&S Divi-

sion, the EACE is able to leverage and expand upon existing

research efforts, funding, and infrastructure to establish research

in four key focus areas. Together with their collaborators and

partners, the R&S Division strives to conduct research that

in

fluences clinical practice guidelines throughout the Military

Health System, VA, and civilian health care networks. The

EACE researchers actively compete for intramural and extra-

mural research funding to execute scienti

fic investigations that

improve the clinical outcomes of our injured service members

and veterans as they return to the highest-possible level of

physical, psychological, and emotional function. The EACE

R&S Division will continue to conduct relevant research and

translate

findings into clinical practice to improve QoL for ser-

vice members and veterans. The EACE will continue to inno-

vate and discover so that our nation

’s service members and

veterans are provided the highest level of care.

ACKNOWLEDGMENTS

We would like to thank former directors of the EACE R&S Division: COL

Rachel Evans (Ret.) and CAPT Lanny L. Boswell for mentorship and lead-

ership. We also thank LTC Jane Cronk (Ret.), COL Andrea Crunkhorn

(Ret.), Dr. Susan L. Eskridge, Dr. Ted Melcer, COL James Mundy (Ret.),

COL Billie Jane Randolph (Ret.), CAPT Michael D. Rosenthal, COL John

Shero (Ret.), and Dr. Brian Schulz for providing text edits, fact checks, and

advisements during the writing of this article. Finally, we would like to

recognize COL Rebecca Hooper (Ret.), COL Charles Scoville (Ret.), and

CAPT Jennifer Town (Ret.) for their leadership and direction during the

development of the Armed Forces Amputee Patient Care Program and

Military Amputee Research Program.

REFERENCES

1. The U.S. Government Printing Office. Duncan Hunter National Defense

Authorization Act for Fiscal Year 2009. 122, §723. Available at http://

www.gpo.gov/fdsys/pkg/PLAW-110publ417/html/PLAW-110publ417.htm;

accessed June 14, 2016.

2. Owens BD, Kragh JF, Jr., Macaitis J, Svoboda SJ, Wenke JC: Charac-

terization of extremity wounds in Operation Iraqi Freedom and Opera-

tion Enduring Freedom. J Orthop Trauma 2007; 21(4): 254

–7.

3. Potter BK, Scoville CR: Amputation is not isolated: an overview of

the US Army Amputee Patient Care Program and associated amputee

injuries. J Am Acad Orthop Surg 2006; 14(10): S188

–90.

4. Harvey ZT, Loomis GA, Mitsch S, et al: Advanced rehabilitation tech-

niques for the multi-limb amputee. J Surg Orthop Adv 2012; 21(1): 50

–7.

5. Webster JB, Poorman CE, Cifu DX: Department of Veterans Affairs

Amputation System of Care: 5 Years of accomplishments and outcomes.

J Rehabil Res Dev 2014; 51(4): Vii

–Xvi.

6. Pasquina PF, Scoville CR, Belnap B, Cooper RA: Introduction: Devel-

oping a system of care for the combat amputee. Care of the Combat

Amputee. Falls Church, VA and Washington, DC: United States.

Department of the Army. Of

fice of the Surgeon General, Borden Insti-

tute (U.S.), 2009. Available at https://ke.army.mil/bordeninstitute/

published_volumes/amputee/CCAchapter01.pdf; accessed May 15, 2016.

7. Poorman CE, Sporner ML, Sigford B, et al: Department of Veterans

Affairs System of Care for the Polytrauma Patient. Care of the Combat

Amputee. Falls Church, VA, and Washington, DC: United States

Department of the Army. Of

fice of the Surgeon General, Borden Insti-

tute (U.S.). 2009. Available at https://ke.army.mil/bordeninstitute/

published_volumes/amputee/CCAchapter03.pdf; accessed May 24, 2016.

8. Veterans Health Programs Improvement Act of 2004. Available at

https://www.gpo.gov/fdsys/pkg/PLAW-108publ422/content-detail.html;

accessed November 30, 2015.

9. Sigford BJ: Paradigm shift for VA amputation care. J Rehabil Res Dev

2010; 47(4): xv

–xix.

10. Resnik L, Reiber GE, Steager P, Evans KR, Barnabe K, Hayman K:

VA/DoD collaboration guidebook for health care research 2013.

Health services research and development service, of

fice of research

and development, Department of Veterans Affairs; 2013. Available

at http://www.research.va.gov/va-dod/va-dod-guidebook-2013.pdf; accessed

July 12, 2016.

11. Congressionally Directed Medical Research Programs Web Site.

Defense Medical Research and Development. 2016. Available at

http://cdmrp.army.mil/dmrdp/default.shtml; accessed June 23, 2016.

12. Congressionally Directed Medical Research Programs Web Site. Joint

Program Committee-8/Clinical and Rehabilitative Medicine Research

Program. 2016. Available at http://cdmrp.army.mil/dmrdp/jpc8crmrp

.shtml; accessed June 23, 2016.

13. Clinical and Rehabilitative Medicine Research Program Web Site.

Mission and Vision. 2016. Available at https://crmrp.amedd.army.mil/;

accessed June 23, 2016.

14. Clinical and Rehabilitative Medicine Research Program Web Site.

Orthotics and Prosthetics Outcomes. 2016. Available at http://cdmrp

.army.mil/oporp/default.shtml; accessed June 23, 2016.

15. Clinical and Rehabilitative Medicine Research Program Web Site. Peer

Reviewed Orthopaedic. 2016. Available at http://cdmrp.army.mil/prorp/;

accessed June 23, 2016.

16. Clinical and Rehabilitative Medicine Research Program Web Site.

Reconstructive Transplant Research. 2016. Available at http://cdmrp

.army.mil/rtrp/default.shtml; accessed June 23, 2016.

17. Management of Upper Extremity Amputation Rehabilitation Working

Group. VA/DoD Clinical Practice Guideline for the Management of

Upper Extremity Amputation Rehabilitation. Washington, DC: Depart-

ment of Veterans Affairs, Department of Defense; 2014.Available at

http://www.healthquality.va.gov/guidelines/rehab/uear/index.asp; accessed

June 12, 2016.

18. The Rehabilitation of Lower Limb Amputation Working Group. VA/

DoD Clinical Practice Guideline for Rehabilitation of Lower Limb

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

10

EACE: Overview of the Research and Surveillance Division

Amputation. Washington, DC: Department of Veterans Affairs, Depart-

ment of Defense; 2008. Available at http://www.healthquality.va.gov/

guidelines/Rehab/amp/; accessed April 5, 2016.

19. Guyatt G: Evidence-based medicine

—a new approach to teaching the

practice of medicine. J Am Med Assoc 1992; 268(17): 2420

–5.

20. Sackett DL, Rosenberg WMC, Gray JAM, Haynes RB, Richardson

WS: Evidence based medicine: what it is and what it isn

’t—It’s about

integrating individual clinical expertise and the best external evidence.

Br Med J 1996; 312(7023): 71

–2.

21. Kaufman KR, Wyatt MP, Sessoms PH, Grabiner MD: Task-speci

fic fall

prevention training is effective for war

fighters with transtibial amputa-

tions. Clin Orthop 2014; 472(10): 3076

–84.

22. Beltran EJ, Dingwell JB, Wilken JM: Margins of stability in young

adults with traumatic transtibial amputation walking in destabilizing

environments. J Biomech 2014; 47(5): 1138

–43.

23. Sheehan RC, Beltran EJ, Dingwell JB, Wilken JM: Mediolateral angu-

lar momentum changes in persons with amputation during perturbed

walking. Gait Posture 2015; 41(3): 795

–800.

24. Rábago CA, Wilken JM: Application of a mild traumatic brain injury

rehabilitation program in a virtual realty environment: a case study.

J Neurol Phys Ther 2011; 35(4): 185

–93.

25. Scott BR, Loenneke JP, Slattery KM, Dascombe BJ: Exercise with

blood

flow restriction: an updated evidence-based approach for enhanced

muscular development. Sports Med 2015; 45(3): 313

–25.

26. Carey SL, Dubey RV, Bauer GS, Highsmith MJ: Kinematic comparison

of myoelectric and body powered prostheses while performing common

activities. Prosthet Orthot Int 2009; 33(2): 179

–86.

27. Carey SL, Lura DJ, Highsmith MJ: Differences in myoelectric and

body-powered upper-limb prostheses: systematic literature review

.

J Rehabil Res Dev 2015; 52(3): 247

–62.

28. Aldridge Whitehead JM, Wolf EJ, Scoville CR, Wilken JM: Does a

microprocessor-controlled prosthetic knee affect stair ascent strategies

in persons with transfemoral amputation? Clin Orthop Relat Res 2014;

472(10): 3093

–101.

29. Highsmith MJ, Kahle JT, Miro RM, et al: Perceived differences

between the genium and the C-leg microprocessor prosthetic knees in

prosthetic-related function and quality of life. Technol Innov 2014; 15(4):

369

–75.

30. Highsmith MJ, Kahle JT, Shepard NT, Kaufman KR: The effects of the

C-leg knee prosthesis on sensory dependency and falls during sensory

organization testing. Technol Innov 2014; 15(4): 343

–7.

31. Wolf EJ, Everding VQ, Linberg AA, Czerniecki JM, Gambel CJM:

Comparison of the power knee and C-leg during step-up and sit-to-stand

tasks. Gait Posture 2013; 38(3): 397

–402.

32. Ferris AE, Aldridge JM, Rábago CA, Wilken JM: Evaluation of a

powered ankle-foot prosthetic system during walking. Arch Phys Med

Rehabil 2012; 93(11): 1911

–8.

33. Gates DH, Aldridge JM, Wilken JM: Kinematic comparison of walking

on uneven ground using powered and unpowered prostheses. Clin

Biomech 2013; 28(4): 467

–72.

34. Russell Esposito E, Aldridge Whitehead JM, Wilken JM: Step-to-step

transition work during level and inclined walking using passive and

powered ankle-foot prostheses. Prosthet Orthot Int 2015; 40(3): 311

–9.

35. Pruziner AL, Werner KM, Copple TJ, Hendershot BD, Wolf EJ: Does

intact limb loading differ in service members with traumatic lower limb

loss? Clin Orthop 2014; 472(10): 3068

–75.

36. Darter BJ, Wilken JM: Energetic consequences of using a prosthesis

with adaptive ankle motion during slope walking in persons with a

transtibial amputation. Prosthet Orthot Int 2014; 38(1): 5

–11.

37. Haight DJ, Russell Esposito E, Wilken JM: Biomechanics of uphill

walking using custom ankle-foot orthoses of three different stiffnesses.

Gait Posture 2015; 41(3): 750

–6.

38. Highsmith MJ, Kahle JT, Lura DJ, Lewandowski AL, Quillen WS,

Kim SH: Stair Ascent and Ramp Gait Training with the Genium Knee.

Technol Innov 2014; 15(4): 349

–58.

39. Highsmith MJ, Kahle JT, Miro RM, Mengelkoch LJ: Ramp descent

performance with the C-Leg and interrater reliability of the Hill Assess-

ment Index. Prosthet Orthot Int 2013; 37(5): 362

–8.

40. Lura DJ, Wernke MM, Carey SL, Kahle JT, Miro RM, Highsmith MJ:

Differences in knee

flexion between the Genium and C-Leg micro-

processor knees while walking on level ground and ramps. Clin Bio-

mech 2015; 30(2): 175

–81.

41. Aldridge JM, Sturdy JT, Wilken JM: Stair ascent kinematics and kinet-

ics with a powered lower leg system following transtibial amputation.

Gait Posture 2012; 36(2): 291

–5.

42. Pickle NT, Wilken JM, Aldridge JM, Neptune RR, Silverman AK:

Whole-body angular momentum during stair walking using passive and

powered lower-limb prostheses. J Biomech 2014; 47(13): 3380

–89.

43. Sinitski EH, Hansen AH, Wilken JM: Biomechanics of the ankle-foot

system during stair ambulation: implications for design of advanced

ankle-foot prostheses. J Biomech 2012; 45(3): 588

–94.

44. Wilken JM, Sinitski EH, Bagg EA: The role of lower extremity joint

powers in successful stair ambulation. Gait Posture 2011; 34(1): 142

–4.

45. Beurskens R, Wilken JM, Dingwell JB: Dynamic stability of individ-

uals with transtibial amputation walking in destabilizing environments

.

J Biomech 2014; 47(7): 1675

–81.

46. Beurskens R, Wilken JM, Dingwell JB: Dynamic stability of superior

vs. inferior body segments in individuals with transtibial amputation

walking in destabilizing environments. J Biomech 2014; 47(12): 3072

–9.

47. Gates DH, Dingwell JB, Scott SJ, Sinitski EH, Wilken JM: Gait char-

acteristics of individuals with transtibial amputations walking on a

destabilizing rock surface. Gait Posture 2012; 36(1): 33

–9.

48. Gates DH, Scott SJ, Wilken JM, Dingwell JB: Frontal plane dynamic

margins of stability in individuals with and without transtibial amputa-

tion walking on a loose rock surface. Gait Posture 2013; 38(4): 570

–5.

49. Bell JC, Wolf EJ, Schnall BL, Tis JE, Potter BK: Transfemoral amputa-

tions: is there an effect of residual limb length and orientation on

energy expenditure? Clin Orthop Relat Res 2014; 472(10): 3055