Stellen Sie sich vor, Sie könnten Ihre maßgeschneiderte Orthese nicht mehr wochenlang in einer Werkstatt warten lassen, sondern sie würde innerhalb weniger Stunden per 3D-Drucker hergestellt – passgenau, leichter und oft sogar effektiver als herkömmliche Modelle. Was nach Science-Fiction klingt, wird bereits Realität: Eine aktuelle systematische Übersichtsarbeit zeigt, dass 3D-gedruckte Sprunggelenk-Fuß-Orthesen (AFOs) nicht nur machbar sind, sondern auch beeindruckende Vorteile gegenüber traditionellen Orthesen bieten können. Die Ergebnisse sind so vielversprechend, dass sie die gesamte Orthopädietechnik revolutionieren könnten.
Hintergrund und Kontext
Sprunggelenk-Fuß-Orthesen, medizinisch als AFOs (Ankle-Foot Orthoses) bezeichnet, sind medizinische Hilfsmittel, die das Sprunggelenk und den Fuß stabilisieren und unterstützen. Sie werden häufig bei neurologischen Erkrankungen wie Schlaganfall, Multipler Sklerose oder Zerebralparese eingesetzt, wenn Patienten unter einer sogenannten Fußheberschwäche leiden – einem Zustand, bei dem die Muskeln nicht mehr stark genug sind, um den Fuß beim Gehen anzuheben. Dies führt zu einem charakteristischen “Stolpergang”, bei dem Betroffene den Fuß nachziehen oder übertrieben hoch heben müssen, um nicht zu stolpern.
Traditionell werden AFOs in aufwendigen handwerklichen Prozessen hergestellt. Der Patient muss zunächst einen Gipsabdruck machen lassen, aus dem dann eine Positivform erstellt wird. Auf dieser Grundlage wird die Orthese manuell geformt, meist aus Polypropylen oder Carbon. Dieser Prozess dauert oft mehrere Wochen und erfordert mehrere Anpassungstermine. Zudem sind die Ergebnisse stark von der Erfahrung und dem Geschick des Orthopädietechnikers abhängig.
Mit der Entwicklung der 3D-Drucktechnologie – auch additive Fertigung genannt – eröffneten sich völlig neue Möglichkeiten. Bereits 2019 zeigte eine erste systematische Übersichtsarbeit, dass 3D-gedruckte AFOs ein vielversprechendes Forschungsfeld darstellen. Die Technologie ermöglicht es, mittels 3D-Scanner ein digitales Abbild des Fußes und Unterschenkels zu erstellen und anschließend eine präzise angepasste Orthese zu entwerfen. Diese kann dann innerhalb weniger Stunden gedruckt werden, was nicht nur Zeit spart, sondern auch völlig neue Designmöglichkeiten eröffnet – von komplexen Gitterstrukturen bis hin zu unterschiedlichen Steifigkeiten in verschiedenen Bereichen der Orthese.
Die Studie im Detail
Die vorliegende systematische Übersichtsarbeit, veröffentlicht im “Journal of Foot and Ankle Research”, stellt eine Aktualisierung der Forschungslandschaft von 2019 bis 2025 dar. Die Wissenschaftler durchsuchten sieben elektronische Datenbanken nach allen verfügbaren Studien, die sich mit 3D-gedruckten AFOs beschäftigten – ein methodisch sehr solider Ansatz, der sicherstellt, dass keine relevanten Forschungsarbeiten übersehen werden.
Das Ergebnis war beeindruckend: 28 wissenschaftliche Arbeiten erfüllten die Einschlusskriterien und bildeten die Grundlage für die Analyse. Diese Studien umfassten sowohl gesunde Probanden als auch Patienten mit verschiedenen Erkrankungen, die AFOs benötigen. Ein wichtiger Befund war, dass sich die 3D-Drucktechnologien und Materialien erheblich unterschieden. Das sogenannte “Fused Deposition Modeling” (FDM) – ein Verfahren, bei dem geschmolzener Kunststoff schichtweise aufgetragen wird – erwies sich als häufigste Druckmethode in den neueren Studien. Als bevorzugtes Material kristallisierte sich Nylon 12 heraus, ein besonders stabiler und flexibler Kunststoff, der sich ideal für die Anforderungen von Orthesen eignet.
Ein kritischer Punkt, den die Forscher ehrlich ansprachen, war die begrenzte Größe der untersuchten Studien: Alle hatten weniger als 12 Teilnehmer. Dies ist typisch für ein noch junges Forschungsfeld, schränkt aber die Aussagekraft der Ergebnisse ein. Dennoch zeigten die biomechanischen Messungen konsistent positive Ergebnisse: Die Gehgeschwindigkeit und Schrittlänge der Probanden verbesserten sich beim Tragen von 3D-gedruckten AFOs im Vergleich zu herkömmlichen Orthesen oder dem Barfußgehen deutlich.
Besonders bemerkenswert waren die Zufriedenheitswerte der Nutzer. Die 3D-gedruckten AFOs erhielten ähnliche oder sogar höhere Bewertungen als traditionelle Modelle – ein wichtiger Befund, da die Akzeptanz durch die Patienten entscheidend für den therapeutischen Erfolg ist. Viele Nutzer berichteten über verbessertes Tragegefühl, geringeres Gewicht und bessere Passform.
So wurde die Studie durchgeführt
Eine systematische Übersichtsarbeit, wie sie hier durchgeführt wurde, stellt die höchste Form wissenschaftlicher Evidenz dar. Anders als bei einzelnen Experimenten werden hier nicht neue Daten erhoben, sondern alle verfügbaren Forschungsergebnisse zu einem Thema systematisch gesammelt, bewertet und zusammengefasst. Dies entspricht dem Prinzip, das Gesamtbild der wissenschaftlichen Erkenntnisse zu betrachten, anstatt sich auf einzelne, möglicherweise verzerrte Studienergebnisse zu verlassen.
Die Forscher suchten in sieben großen wissenschaftlichen Datenbanken nach relevanten Studien, die zwischen 1985 und Juli 2025 veröffentlicht wurden. Dabei verwendeten sie spezifische Suchbegriffe wie “3D printing”, “additive manufacturing”, “ankle-foot orthosis” und deren Varianten. Jede gefundene Studie wurde zunächst anhand ihres Titels und Abstracts vorselektiert, anschließend wurden die vollständigen Texte der vielversprechenden Arbeiten detailliert analysiert.
Um die Qualität der eingeschlossenen Studien zu bewerten, verwendeten die Wissenschaftler das QualSyst-Tool – ein etabliertes Bewertungssystem, das verschiedene Aspekte der Studienqualität bewertet, von der Beschreibung der Methodik bis zur statistischen Analyse. Interessant ist, dass trotz der kleinen Stichprobengrößen zehn der 28 Studien eine “exzellente” Studienqualität aufwiesen, was für die Gründlichkeit der Forschung in diesem Bereich spricht.
Die systematische Herangehensweise ermöglichte es, nicht nur einzelne positive oder negative Befunde zu identifizieren, sondern Trends und Muster in der Entwicklung von 3D-gedruckten AFOs zu erkennen. So konnten die Forscher beispielsweise feststellen, dass neuere Studien verstärkt auf FDM-Druckverfahren setzen, während frühere Arbeiten häufiger das Selective Laser Sintering (SLS) verwendeten – ein Hinweis darauf, dass sich kostengünstigere und zugänglichere Technologien durchsetzen.
Stärken der Studie
Diese systematische Übersichtsarbeit weist mehrere methodische Stärken auf, die ihre Aussagekraft erheblich steigern. Zunächst ist die Aktualität hervorzuheben: Als Update einer früheren Übersichtsarbeit von 2019 deckt sie ein Forschungsfeld ab, das sich rasant entwickelt. In einem Bereich wie der 3D-Drucktechnologie, wo sich die Möglichkeiten nahezu monatlich erweitern, ist diese Aktualität von unschätzbarem Wert.
Die Breite der Recherche ist beeindruckend: Sieben verschiedene Datenbanken wurden durchsucht, was die Wahrscheinlichkeit minimiert, dass relevante Studien übersehen wurden. Zudem beschränkten sich die Forscher nicht auf bestimmte Studiendesigns oder Patientengruppen, sondern schlossen sowohl Untersuchungen mit gesunden Probanden als auch mit verschiedenen Patientengruppen ein. Diese Inklusivität ermöglicht ein umfassendes Bild des Forschungsstandes.
Besonders positiv ist die transparente Qualitätsbewertung der eingeschlossenen Studien. Durch die Verwendung des standardisierten QualSyst-Tools konnten die Forscher objektiv bewerten, welche Studien methodisch solide durchgeführt wurden und welche Einschränkungen aufweisen. Das Ergebnis – dass zehn Studien trotz kleiner Stichproben eine exzellente Qualität aufwiesen – spricht für die wissenschaftliche Reife des Forschungsfeldes.
Die Forscher gingen auch ehrlich mit den Limitationen der verfügbaren Evidenz um und verschwiegen nicht, dass alle Studien weniger als 12 Teilnehmer hatten. Diese Transparenz ist wissenschaftlich wertvoll und hilft Lesern, die Ergebnisse angemessen einzuordnen.
Einschränkungen und Grenzen
Trotz der methodischen Stärken weist diese Übersichtsarbeit auch wichtige Einschränkungen auf, die bei der Interpretation der Ergebnisse berücksichtigt werden müssen. Die gravierendste Limitation ist zweifellos die geringe Stichprobengröße aller eingeschlossenen Studien: Mit weniger als 12 Teilnehmern pro Studie bewegen sich alle Untersuchungen im Bereich von Pilotstudien oder Machbarkeitsstudien. Dies hat mehrere Konsequenzen: Erstens lassen sich die Ergebnisse nur schwer auf größere Patientenpopulationen übertragen. Was bei acht oder zehn Probanden funktioniert, muss nicht zwangsläufig bei hunderten oder tausenden von Patienten gleich gut wirken.
Zweitens sind die statistischen Aussagen bei so kleinen Gruppen naturgemäß unsicher. Zufällige Schwankungen können die Ergebnisse stark beeinflussen, und seltene Nebenwirkungen oder Probleme werden möglicherweise gar nicht entdeckt. Dies erklärt auch, warum die Forscher alle eingeschlossenen Studien als “Evidence Level 4” oder niedriger einstuften – nach medizinischen Standards gilt dies als relativ schwache Evidenz.
Ein weiterer wichtiger Punkt ist die Heterogenität der Studien: Die verschiedenen Arbeiten verwendeten unterschiedliche 3D-Druckverfahren, verschiedene Materialien und testeten an verschiedenen Patientengruppen. Diese Vielfalt macht es schwierig, allgemeine Schlüsse zu ziehen oder zu sagen, welche Kombination aus Druckverfahren und Material optimal ist. Zudem wurden die meisten Tests in kontrollierten Laborumgebungen durchgeführt, nicht in der realen Alltagssituation der Patienten.
Die kurze Beobachtungszeit ist ein weiteres Problem: Die meisten Studien testeten die AFOs nur über wenige Stunden oder Tage. Langzeitaspekte wie Haltbarkeit, Verschleiß oder sich ändernde Patientenbedürfnisse bleiben damit ungeklärt. Gerade bei Orthesen, die täglich über Jahre getragen werden sollen, sind Langzeiterfahrungen jedoch essentiell.
Was bedeutet das für Sie?
Die Ergebnisse dieser Studie sind besonders relevant für Menschen, die bereits eine Sprunggelenk-Fuß-Orthese tragen oder möglicherweise eine benötigen werden. Falls Sie zu dieser Gruppe gehören, sollten Sie wissen, dass 3D-gedruckte AFOs eine vielversprechende Alternative zu herkömmlichen Modellen darstellen können. Die Technologie bietet mehrere potenzielle Vorteile: schnellere Herstellung, präzisere Passform und möglicherweise bessere funktionelle Ergebnisse.
Wenn Sie derzeit eine traditionelle AFO verwenden und Probleme mit der Passform, dem Gewicht oder dem Tragekomfort haben, könnte es sich lohnen, bei Ihrem Orthopädietechniker nach 3D-gedruckten Alternativen zu fragen. Allerdings sollten Sie realistische Erwartungen haben: Die Technologie ist noch relativ neu, und nicht alle Orthopädietechniker bieten sie bereits an. Zudem sind die Kosten und die Kostenübernahme durch Krankenkassen noch nicht überall geklärt.
Für Angehörige von Patienten mit neurologischen Erkrankungen wie Schlaganfall oder Multipler Sklerose sind diese Entwicklungen ebenfalls bedeutsam. 3D-gedruckte AFOs könnten dazu beitragen, dass Betroffene schneller wieder mobil werden und eine bessere Lebensqualität erreichen. Die in der Studie berichteten Verbesserungen bei Gehgeschwindigkeit und Schrittlänge sind für den Alltag durchaus relevant – sie können den Unterschied zwischen selbstständiger Mobilität und Hilfsbedürftigkeit bedeuten.
Allerdings ist wichtig zu verstehen, dass die Forschung noch in den Kinderschuhen steckt. Die kleine Zahl der Studienteilnehmer bedeutet, dass wir noch nicht genau wissen, wie gut 3D-gedruckte AFOs bei verschiedenen Patientengruppen oder über längere Zeiträume funktionieren. Wenn Sie sich für diese Technologie interessieren, sollten Sie dies unbedingt mit Ihrem behandelnden Arzt oder Orthopädietechniker besprechen, der Ihre individuelle Situation am besten beurteilen kann.
Wissenschaftlicher Ausblick
Die Forschung zu 3D-gedruckten AFOs steht erst am Anfang, und die Autoren der Übersichtsarbeit identifizieren mehrere wichtige Bereiche für zukünftige Studien. Ein zentraler Punkt ist die Notwendigkeit größerer, längerfristiger klinischer Studien. Während die bisherigen Pilotstudien die grundsätzliche Machbarkeit und erste positive Effekte demonstrieren konnten, benötigen wir randomisierte kontrollierte Studien mit hunderten von Teilnehmern, um die Wirksamkeit und Sicherheit wirklich zu belegen.
Besonders interessant wäre die Erforschung spezifischer Patientengruppen: Funktionieren 3D-gedruckte AFOs bei Kindern mit Zerebralparese genauso gut wie bei Erwachsenen nach einem Schlaganfall? Welche Designs eignen sich am besten für Patienten mit Multipler Sklerose, deren Symptome sich im Krankheitsverlauf ändern können? Solche spezifischen Untersuchungen könnten zu maßgeschneiderten Lösungen für verschiedene Erkrankungen führen.
Ein weiteres spannendes Forschungsfeld ist die Entwicklung “intelligenter” AFOs, die mit Sensoren ausgestattet sind und sich an die Bedürfnisse des Trägers anpassen können. Die 3D-Drucktechnologie macht es möglich, komplexe elektronische Komponenten direkt in die Orthese zu integrieren – eine Möglichkeit, die bei traditioneller Fertigung undenkbar wäre.
Die Forscher fordern auch die Entwicklung standardisierter Bewertungskriterien für AFOs, unabhängig davon, ob sie traditionell oder mittels 3D-Druck hergestellt werden. Solche Standards würden es ermöglichen, verschiedene Produkte objektiv zu vergleichen und die beste Lösung für jeden Patienten zu finden.
Fazit
Diese systematische Übersichtsarbeit zeigt eindrucksvoll, dass 3D-gedruckte Sprunggelenk-Fuß-Orthesen von einer experimentellen Idee zu einer praktisch anwendbaren Technologie gereift sind. Die konsistent positiven Ergebnisse bei Gehgeschwindigkeit, Schrittlänge und Patientenzufriedenheit sind vielversprechend und deuten darauf hin, dass diese Technologie das Potenzial hat, die Orthopädietechnik zu revolutionieren. Trotz der Limitation kleiner Stichprobengrößen in den bisherigen Studien ist die Evidenzqualität hoch genug, um weitere Forschung und klinische Anwendung zu rechtfertigen. Die nächsten Jahre werden zeigen, ob sich diese vielversprechenden Ansätze in groß angelegten klinischen Studien bestätigen lassen.
Häufige Fragen
Sind 3D-gedruckte AFOs bereits für Patienten verfügbar?
Ja, aber noch nicht flächendeckend. Einige spezialisierte Orthopädietechniker und Kliniken bieten bereits 3D-gedruckte AFOs an, allerdings ist die Verfügbarkeit regional sehr unterschiedlich. Die Technologie wird derzeit hauptsächlich in Forschungseinrichtungen und spezialisierten Zentren eingesetzt. Wenn Sie sich dafür interessieren, sollten Sie bei Ihrem Orthopädietechniker nachfragen oder sich an größere orthopädische Zentren wenden. Die Kostenübernahme durch die Krankenkassen ist noch nicht standardisiert und muss oft im Einzelfall geklärt werden.
Wie lange dauert die Herstellung einer 3D-gedruckten AFO?
Ein großer Vorteil der 3D-Drucktechnologie ist die deutlich verkürzte Herstellungszeit. Während traditionelle AFOs oft zwei bis vier Wochen benötigen, kann eine 3D-gedruckte Orthese theoretisch innerhalb eines Tages fertig sein. Nach dem 3D-Scan des Beins, der nur wenige Minuten dauert, erfolgt die digitale Konstruktion der Orthese am Computer, was einige Stunden in Anspruch nehmt. Der eigentliche Druckvorgang dauert je nach Komplexität und verwendetem Drucker zwischen vier und zwölf Stunden. Anschließend sind nur noch minimale Nachbearbeitungsschritte nötig.
Sind 3D-gedruckte AFOs genauso stabil wie herkömmliche?
Die mechanischen Eigenschaften von 3D-gedruckten AFOs hängen stark vom verwendeten Material und Druckverfahren ab. Die Studien zeigen, dass moderne Materialien wie Nylon 12 durchaus mit traditionellen Materialien wie Polypropylen mithalten können. Ein Vorteil des 3D-Drucks ist sogar, dass die Materialstärke und -steifigkeit gezielt variiert werden kann – dünnere Bereiche für bessere Beweglichkeit, dickere für höhere Stabilität. Allerdings fehlen noch Langzeitstudien zur Haltbarkeit. Die bisherigen Untersuchungen deuten darauf hin, dass 3D-gedruckte AFOs mindestens genauso stabil sind wie konventionelle, definitive Aussagen zur Langzeitbeständigkeit sind aber noch nicht möglich.
Für welche Patienten eignen sich 3D-gedruckte AFOs besonders gut?
Grundsätzlich können alle Patienten, die eine AFO benötigen, von der 3D-Drucktechnologie profitieren. Besonders vorteilhaft ist sie jedoch für Patienten mit ungewöhnlichen anatomischen Verhältnissen, bei denen eine präzise Passform schwer zu erreichen ist. Auch Kinder profitieren oft von der schnelleren Herstellung, da sich ihre Anatomie durch das Wachstum schnell verändert und häufigere Anpassungen nötig sind. Patienten mit Hautempfindlichkeiten oder Druckstellen könnten von den präziseren Passformen und glatteren Oberflächen profitieren. Letztendlich hängt die Eignung aber immer von der individuellen Situation ab und sollte mit dem behandelnden Arzt besprochen werden.
Was kostet eine 3D-gedruckte AFO im Vergleich zu einer herkömmlichen?
Die Kosten für 3D-gedruckte AFOs sind derzeit noch sehr variabel und hängen von verschiedenen Faktoren ab: dem verwendeten Material, der Komplexität des Designs und dem Anbieter. In der Regel sind die reinen Materialkosten niedriger als bei traditionellen AFOs, da weniger Material verschwendet wird. Allerdings sind die Investitionskosten für 3D-Drucker und Software hoch, was sich auf den Preis auswirken kann. Erste Marktstudien deuten darauf hin, dass 3D-gedruckte AFOs mittelfristig kostengünstiger werden könnten, insbesondere wenn die Technologie weiter verbreitet wird. Aktuell bewegen sich die Preise in ähnlichen Bereichen wie herkömmliche AFOs, wobei die Kostenübernahme durch Krankenkassen noch nicht standardisiert ist.
Quelle
Diese Zusammenfassung basiert auf: Feasibility of Designing, Manufacturing and Delivering 3D Printed Ankle-Foot Orthoses: An Updated Systematic Review., veröffentlicht in Journal of foot and ankle research (2025).