Determination of Sample Size in Animal Experiments with Resource Equation Method and Power Analysis

Yıl 2023, Cilt: 18 Sayı: 2, 117 - 125, 12.07.2023

Ömer Akbulut

https://doi.org/10.17517/ksutfd.1123704

Cited By: 2

Öz

Animal experiments are frequently used in preclinical research. One of the current methods used to determine the sample size in the design of animal experiments
is the “resource equation method”. In this study, resource equation method formulas in the literature were compiled for different research designs.
In addition, the formulas are extended for single group designs and factorial designs in this study. Sample sizes and statistical power of these samples were
determined according to the source equation method. G*Power 3.1 software was used to calculate the power analyses. Sample sizes were found to be between
11 and 21 in the single group design and between 15 and 25 in more than two independent groups. In repeated measurements, the sample sizes were
smaller than in the independent groups, and it was found that two or three subjects were sufficient in each subgroup in factorial designs. The method can be
used for continuous variables. The sample sizes determined by this method are suitable for animal experiments in all designs. However, statistical power
values are generally low compared to 80% power level.

Anahtar Kelimeler

Animal experiments, Resource equation method, Sample size

Hayvan Deneylerinde Örneklem Büyüklüğünün Kaynak Eşitlik Yöntemi ile Belirlenmesi ve Güç Analizi

Öz

Klinik öncesi araştırmalarda hayvan deneyleri sıklıkla kullanılmaktadır. Hayvan deneylerinin projelendirilmesinde örneklem büyüklüğünün belirlenmesi
için kullanılan güncel yöntemlerden biri “kaynak eşitlik yöntemi”dir. Bu çalışmada farklı araştırma tasarımları için alan yazındaki kaynak eşitlik yöntemi
eşitlikleri derlendi. Ayrıca eşitlikler bu çalışmada tek grup tasarımları ve faktöriyel tasarımlar için genişletildi. Kaynak eşitlik yöntemine göre örneklem büyüklükleri
ve bu örneklemlerin istatistiksel gücü belirlendi. Güç analizlerinin hesaplanmasında G*Power 3.1 yazılımı kullanıldı. Örneklem büyüklükleri tek
grup tasarımda 11 ile 21 arasında, ikiden fazla bağımsız grupta ise 15 ile 25 arasında bulundu. Tekrarlı ölçümlerde örneklem büyüklükleri bağımsız gruplara
göre daha küçük olup, faktöriyel tasarımlarda her bir alt grupta iki veya üç denek yeterli olduğu tespit edildi. Yöntem sürekli değişkenler için kullanılabilir.
Bu yöntem ile belirlenen örneklem büyüklükleri tüm tasarımlarda, hayvan deneyleri için uygun büyüklüktedir. Ancak istatistiksel güç değerleri %80 güç
düzeyine göre genellikle düşüktür.

Anahtar Kelimeler

Hayvan deneyleri,, İstatistiksel güç, Kaynak eşitlik yöntemi, Örneklem büyüklüğü

Kaynakça

• Ergün Y, Hayvan deneylerinde etik. Arşiv 2010;(19):220-235.
• Kaya M, Çevik A. Hayvan deneylerinde planlanma ve model seçimi (Planning in animal experiments and choosing model). Deneysel Tıp Araştırma Enstitüsü Dergisi 2011;1(2):36-39.
• Anonim. Deneysel ve diğer bilimsel amaçlar için kullanılan hayvanların refah ve korunmasına dair yönetmelik. (Resmî Gazete Tarihi: 13.12.2011) Resmî Gazete Sayısı: 28141;2011.
• Anonim. Hayvan deneyleri etik kurullarının çalışma usul ve esaslarına dair yönetmelik. (Resmî Gazete Tarihi: 15.02.2014) Resmî Gazete Sayısı: 28914, 2011.
• Festing MFW, Altman DG. Guidelines for the design and statistical analysis of experiments using laboratory animals. ILAR J 2002;43(4):244-258.
• Russell WMS, Burch RL. The Principles of Humane Experimental Technique. London: Methuen & Co. Ltd. 1959; [Reissued: 1992, Universities Federation for Animal Welfare, Herts, England].
• Tüfek H, Özkan Ö. 4R rule in laboratory animal science. Comm J Biol. 2018;2(1):55-60.
• Bek Y, Güneren E, Hökelek M. Etkili örnek büyüklüğünün belirlenmesi ve uygun istatistik yönteminin seçimi. Türk Plast Rekonstr Est Cer Dergisi 2002;10(2): 98-105.
• Arifin WN, Zahiruddin WM. Sample size calculation in animal studies using resource equation approach. (Brief comminication). Malays J Med Sci. 2017;24(5):101-105.
• Fitts DA. Ethics and animal numbers: informal analyses, uncertain sample sizes, inefficient replications, and type I errors. J Am Assoc Lab Anim Sci. 2011;50(4):445-453.
• Doğan İ, Doğan N. Deney hayvanı kullanılan çalışmalarda örneklem büyüklüğünün kaynak eşitlik yöntemi ile tahmini. Türkiye Klinikleri Biyoistatistik Dergisi 2020;12(2):211-217.
• Yıldız N, Bircan H. Araştırma ve Deneme Metotları, Atatürk Üniversitesi Yayın No 697, Ders kitapları serisi No:57. 2012.
• Charan J, Kantharia ND. How to calculate sample size in animal studies? J Pharmacol Pharmacother 2013;4:303-306.
• Festing MFW. On determining sample size in experiments involving laboratory animals. Laboratory Animals 2018;52(4):341-350.
• Ankaralı H, Ankaralı S. Hayvan deneylerinde verimliliği artıracak deney tasarımları ve denek sayısı. Anadolu Kliniği Tıp Bilimleri Dergisi 2019;24(3):248-259.
• Ilyas M, Adzim M, Simbak N, Atif A. Sample size calculation for animal studies using degree of freedom (e); an easy and statistically defined approach for metabolomics and genetic research. Curr Trends Biomedical Eng & Biosci. 2017;10(2):47-48.
• Kalaycıoğlu A, Akhanlı SE. Sağlık araştırmalarında güç analizinin önemi ve temel prensipleri: Tıbbi çalışmalar üzerinde uygulamalı örnekler. Teknik Not. Turkish J Public Health 2020;18(1):103-112.
• Dell RB, Holleran S, Ramakrishnan R. Sample size determination. ILAR Journal 2002;43(4): 207-213.
• Festing MFW. Reduction of animal use: experimental design and quality of experiments. Laboratory Animals 1994;28:212-221.
• Mead R. The Design of Experiments. Cambridge, New York: Cambridge University Press 1988.
• Festing MFW. Design and statistical methods in studies using animal models of development. ILAR J 2006;47(1):5-14.
• Yan F, Robert M, Li Y. Statistical methods and common problems in medical or biomedical science research. Int J Physiol Pathophysiol Pharmacol. 2017;9(5):157-163.
• Faul F, Erdfelder E, Lang AG, Buchner A. G*Power 3.1 A flexible statistical power analysis program for the social, behavioral, and biomedical sciences. Behavior Research Methods 2007;(39):175-191.
• G*Power Manual pdf. https://www.psychologie.hhu.de Mathematisch Naturwissenschaftliche Fakultaet/Psychologie/ 2017 (Erişim tarihi: 01 Şubat 2021).
• Cohen J. Statistica Power Analysis for The Bihavioral Science. Hilsdale: Lawrence Erlbaum Associates 1988.
• Festing MFW. Randomized block experimental designs can increase the power and reproducubility of loboratory animal experiments. ILAR J 2014;55(3): 472-476.
• Kaya Bahçecitapar M, Karadağ Ö, Aktaş S. Estimation of sample size and power for general full factorial designs. Journal of Statisticians: Statistics and Actuarial Sciences 2016; 2(9):79-86.