Single Photon Emission Computed Tomography (SPECT) is een nucleaire beeldvormingstechniek die toelaat om biochemische en fysiologische processen te visualiseren in het lichaam. Het is een nuttige techniek om processen en ziektes te bestuderen die geen significante anatomische veranderingen met zich meebrengen of zich traag ontwikkelen, zoals kanker. In deze thesis onderzochten we innovatieve SPECT-ontwerpen met bijzondere aandacht voor complexe collimatorgeometrieën die mogelijk zijn door recente ontwikkelingen in het 3D-printen van metaal. Voor dit onderzoek doen we een beroep op simulaties omdat ze een veelzijdiger, makkelijker en goedkoper alternatief zijn dan het effectief bouwen en testen van de systemen. Omdat deze simulaties sterk afhankelijk zijn van de modellering van het SPECT-systeem, werden in de eerste fase van de dissertatie accurate en efficiënte analytische methoden ontwikkeld. In de tweede fase van het onderzoek bekeken we enkele snelle methodes voor de evaluatie van de SPECT beeldkwaliteit. In de derde fase van dit thesisonderzoek ontwikkelden we een nieuw SPECT-systeem met behulp van de eerder ontwikkelde methoden. Bij dit nieuwe ontwerp is het niet langer nodig om het systeem te roteren rond het object. De innovatieve collimator-geometrie laat toe nieuwe stationaire SPECT-systemen te ontwikkelen die veel kleiner zijn.