一个孩子前牙突出，医生真正需要读懂的，可能是一块仍在生长的骨头。
干预太早，治疗可能持续多年又反复；等得太久，下巴生长的窗口已经收窄。即使抓住时机，矫形力量能否稳定送达，移动中的牙根能否始终获得骨组织支撑，仍是一连串技术难题。
上海交通大学医学院附属第九人民医院教授房兵团队联合科研院所和企业，围绕诊断、施力与修复持续攻关20余年，把一套依赖经验的治疗过程，逐步拆解为可以计算、控制和验证的科学问题。项目“颌骨主动矫形与根骨精准修复关键正畸技术创新及临床应用”获上海市科技进步一等奖。
AI算法为生长窗口“标注”
门诊中，不少家长把孩子前牙突出简单理解为“牙齿太往前”。房兵团队长期积累的病例显示，约70%因“龅牙”就诊的患者，根源在于下颌发育不足。诊断一旦偏离，可能拔除健康牙齿；生长时机判断不准，又会让孩子错过利用自身发育改善下巴位置的机会。
过去，医生主要根据影像和个人经验判断骨龄。有人习惯早早开始治疗，也有人笼统地让孩子“12岁以后再来”。然而，男孩变声、女孩进入青春期后，部分孩子的快速生长阶段已经接近尾声。团队首先要解决的问题，是为每个孩子找到属于自己的时间刻度。
他们建立大规模青少年小下颌畸形临床队列和百万级标注数据库，将骨龄、下巴形态、气道、牙根位置等信息交给人工智能学习。影像上传后，系统自动识别关键结构，几秒内便可形成量化分析，为医生判断生长阶段、疾病类型和干预时机提供参考。
“最重要的就是一定要找准临床问题，再去做研究。”房兵说。围绕一个“准”字，团队又陆续开发牙齿自动分割、牙根与周围骨组织识别、气道分析等功能。相关智慧诊断技术已应用17万余例，过去装在资深医生头脑中的经验，开始转化为更多医生可以调用的数据工具。
当生长的时间可以被更准确地识别，接下来的问题便落到力量上。窗口打开了，还需要一套装置把合适的力持续送到合适的位置。
把可控推力藏进
“扣杆”体系
传统功能矫治器常依赖孩子主动咬住装置。一旦放松，尤其进入睡眠后，下巴容易退回原位。较大的塑料部件还会影响进食、清洁和佩戴体验。面对下巴后缩较重的孩子，矫形力不足、方向难调，治疗效率更难保证。
团队把突破口压缩到几毫米大小的结构中，研发出“天使扣-天使杆”主动加力系统。小扣固定在隐形牙套上，细推杆连接上下牙套，内部弹簧可以持续输出1至7牛顿的可调力量。孩子无需始终咬紧装置，推杆便能持续引导下巴向前，牙齿排齐与下巴矫形也可同步进行。
“扣杆”体系背后，牵动的是材料、力学和精密制造。高分子牙套表面很难牢固粘接，连接处还要承受咀嚼产生的较大力量；细金属杆内部需要加工狭长孔道，让套杆顺畅滑动；弹簧压缩多少、对应多大推力，也要反复计算。
临床医生提出需求，工程团队负责建模与结构设计，企业则调整加工设备和生产工艺。经过界面处理和精密连接，扣件与牙套之间的承载能力提升到约10公斤。一项专利真正成为产品，背后还包括模具、生产线、质量控制和批量制造等大量工作。
“所有的牙套我都戴过。”房兵亲自感受力量是否准确落在预定位置。个人体验之后，团队继续进行力学模拟、小样本研究和前瞻性临床随机对照研究。“医学是急不来的，太新的东西还得验证好，才能用在病人身上。”她说。
据了解，相关产品已取得中国、美国和欧盟医疗器械注册证，在全国累计应用20余万例，并销往欧美等多个国家。
活性骨修复材料
守住牙根“落脚点”
力量推动牙根移动，也将一个更隐蔽的风险带到团队面前。牙齿能够排齐，周围的骨组织却未必跟得上。
小下颌患者前牙区的骨组织往往较薄。矫治过程中，牙根一旦移动到原有骨组织之外，容易出现骨开窗、骨开裂等缺损，发生率可达36%以上。外观得到改善，牙根长期稳定却可能受到影响。
解决这一问题，首先要理解口腔里的骨为何难以修复。牙槽骨以松质骨为主，血管丰富，还要长期面对细菌、炎症和持续变化的力学环境。简单填补一块材料，很难让牙根移入并坚固。
团队联合苏州大学、中国科学院上海硅酸盐研究所等单位，从基础研究入手，研究材料形态、力学环境、免疫反应和血管形成之间的关系，揭示多种因素协同促进骨再生的机制。在此基础上，他们研发适用于牙根移动环境的活性骨修复材料，调节局部炎症和免疫状态，促进血管与新骨形成。
材料之外，牙根的移动路径也要精准控制。团队开发牙根定位系统，利用影像判断牙根与周围骨组织的边界，再通过定制矫治器调整牙根移动方向，让牙根移动与骨修复相互配合。相关成果已实现转化，并用于复杂骨缺损修复病例。
“不能够通过伤害健康来治疗疾病。”房兵说。牙齿排得是否整齐，只是评价的一部分；牙根是否稳定、骨组织是否完整、治疗效果能否长期保持，同样需要技术回答。
这条创新链跨越临床、人工智能、生物力学、材料和精密制造，多支团队的合作延续十余年。团队成员、教授夏伦果说：“我们逐渐形成了老中青三代梯队，每个成员根据自己的特点设定方向，能够发挥主动性，参与到整个过程中。”
长期协作也为年轻科研人员留下了成长空间。临床医生不断提出问题，基础研究团队寻找机制，工程师把设想变成器械，企业再将器械转化为产品。目前，“天使扣-天使杆”体系正在向恒牙期矫治拓展，面向正畸诊断的专业大模型也将进入临床验证。
2025科技奖励成果展示
项目名称：颌骨主动矫形与根骨精准修复关键正畸技术创新及临床应用
完成单位：上海交通大学医学院附属第九人民医院 等
完 成 人：房兵 等
奖励等级：上海市科技进步一等奖
2025年度上海市科学技术奖榜单日前正式揭晓，206项（人）成果与个人脱颖而出。这不仅是一份镌刻着智慧与勇气的荣誉册，更是上海这座科创之城向“具有全球影响力的科技创新中心”宏伟目标迈进的铿锵足音。
过去一年，上海科技界在强化原始创新中“寻路”，在激励企业创新中“强体”，在深化区域合作中“聚力”，在加速成果转化中“赋能”。获奖名单如同一面棱镜，折射出上海科技创新从“点的突破”向“系统能力”跃升的壮阔图景。本专栏集合全市媒体报道视角，记录上海科技工作者的奋斗故事，与公众共享上海推进国际科技创新中心建设中的丰硕成果。
