X-stralencomputertomografie (CT) en enkelvoudige foto-emissiecomputertomografie (SPECT) zijn twee medische beeldvormingstechnieken waarbij anatomische en functionele informatie in het lichaam in beeld gebracht wordt. Bij beide technieken worden fotonen door het lichaam gezonden waarna deze opgemeten worden onder verschillende hoeken rond de patiënt. Deze data worden daarna met een algoritme gereconstrueerd tot een 3D beeld, bruikbaar voor diagnose of verder onderzoek. Beide beeldvormingsmodaliteiten werden eveneens verkleind, om ze bruikbaar te maken binnen het preklinisch onderzoek op kleine proefdieren. Aan beide modaliteiten zijn echter beperkingen verbonden. Bij CT-beeldvorming is een groot aantal röntgenstralen noodzakelijk, waardoor de patiënt een grote stralingsdosis krijgt. Bij SPECT-beeldvorming wordt absolute kwantificatie bemoeilijkt door een aantal fysische effecten. Deze zijn patiëntafhankelijk, en kunnen dus niet makkelijk weg gekalibreerd worden. In dit onderzoek werd onderzocht in welke mate modelgebaseerde iteratieve reconstructiealgoritmes een oplossing kunnen bieden tot beide beperkingen. Het ontwikkelde CT algoritme laat toe om 8-maal minder stralingsdosis te bekomen bij opnames bedoeld voor bloedvatensegmentatie. Daarnaast werd ook een ander CT algoritme ontwikkeld om beeldruis te verwijderen zonder beeldtextuur te verliezen. Bij SPECT werden modellen toegevoegd aan het reconstructiealgoritme om rechtstreeks te corrigeren voor de fysische effecten. Hierdoor kan een kwantificatiefout van 5% bekomen worden, opgemeten in twee typische proefdierenstudies.