محاسبه تعداد حيوانات آزمايشگاهي مورد نياز در پژوهش با تأكيد بر اصول اخلاقي كاهش تعداد حيوانات مورد استفاده

Sample size calculation for animal studies -with emphasis on the ethical principles of reduction of animal use

سابقه و هدف: يكي از مه مترين سوال هايي كه به طور معمول در نخستين مراحل طراحي يك پروژه حيوانات آزمايشگاهي مطرح مي شود، موضوع تعداد حيوانات مورد نياز است. در حقيقت تعداد حيوانات استفاده شده مشابه يك شمشير دو لبه اثر كرده و همزمان مي تواند قدرت علمي يك پژوهش و ميزان اخلاقي بودن آن را تعيين كند. بر اين اساس، محاسبه صحيح تعداد حيوانات از اهميت بسزايي برخوردار است. رو شها: در مقاله حاضر روش هاي مختلف محاسبه تعداد حيوانات، مرور شده و آموزش داده مي شود. در ابتدا درك صحيحي از پارامترهاي آماري استفاده شده براي محاسبه تعداد حيوانات ايجاد مي شود. سپس فلسفه «محاسبه تعداد حيوانات » تشريح شده و در ادامه روش ها و ابزارهاي استفاده شده براي محاسبه تعداد «واحد آزمون » ارائه مي شوند. آنگاه روش هاي مختلف تعيين تعداد واحدهاي آزمون در گروه ها بررسي شده و در نهايت نحوه محاسبه تعداد حيوانات مورد نياز، حسب تعداد واحدهاي آزمون، تركيب گرو هها و احتمال ريزش حيوانات از مطالعه، ارائه مي شود. يافت هها: دو روش اصلي محاسبه تعداد حيوانات )روش هاي آناليز توان و برابرسازي منابع( با توجه به اصول اخلاقي كاهش تعداد حيوانات در مطالع هها، ارائه شدند. مزايا و معايب هر يك از روش ها مورد بحث قرار گرفته و يك فايل صفحه گسترده براي محاسبه تعداد حيوانات در اختيار خوانندگان قرار گرفت. نتيج هگيري: تعداد حيوانات استفاده شده م يتواند ابعاد متعدد مطالعه هاي تجربي را به طور چشمگيري تحت تأثير قرار دهد. با اين حال، تعيين صحيح تعداد حيوانات در مطالعه ها از قوانين قطعي و غير قابل تغيير پيروي نمي كند. براي حصول بهترين نتيجه لازم است پژوهشگران واجد اطلاعات مناسب در زمينه آمار، دانش حيوانات آزمايشگاهي، قوانين اخلاقي استفاده از حيوانات و قضاوت علمي صحيح باشند.​

Background:One of the most important questions at the first steps of designing a laboratory animal research is “How many animals do we need?”. In fact, the number of animals used, acts like a “double-edged sword”, directly affecting the scientific power and ethicalness of a research. Therefore, proper sample size calculation (SSC) is of outmost importance. Methods: The aim of the present article is to teach methods of SSC. At first, a thorough understanding of basic parameters used for SSC will be developed for readers. Then, the philosophy of SSC will be discussed. Next, we will review the methods of calculating the number of Experimental Units for each type of studies and we will explore a range of available tools to perform the calculations. Methods of spreading the proper number of experimental units across the groups will be discussed and we will finally calculate the required number of animals based on the number of experimental units, group compositions, and the likelihood of animals exiting the study. Results: Two main methods of SSC for animal research, i.e. Power Analysis and Resource Equation, are presented with the emphasis on the ethical principles of sample size reduction. Pros and cons of each method are discussed and a spreadsheet is provided for readers to perform routine calculations. Conclusion: The number of animals used can considerably affect various aspects of a study, though, proper determination of it does not follow a strict rule. For an optimum determination, researchers should have a good understanding in statistics and laboratory animal science and be familiar with ethical principles and sound scientific judgement.