Zur dreidimensionalen Darstellung von Stoffwechselvorgängen wurden in den siebziger und achtziger Jahren die tomographischen Verfahren SPECT und PET entwickelt. In dieser Arbeit werden die Entwicklung und Optimierung physikalischer und messtechnischer Methoden zur Verbesserung der Ortsauflösung von PET und SPECT vorgestellt. Im einleitenden Kapitel werden die zugrunde liegenden physikalischen Wechselwirkungen Simulationsprogramme und die verwendete Messtechnik beschrieben. Im zweiten Kapitel wird die Möglichkeit der zweidimensionalen Ortsauflösungsverbesserung bei der PET durch ein externes statisches Magnetfeld untersucht. Im dritten Kapitel werden Optimierungsverfahren bezüglich der Geometrie und Oberflächenbehandlung von Szintillationskristallen vorgestellt. Die Messdaten unterstützen die Validierung einer Monte-Carlo-Simulation für Lichtquanten. Im letzten Teil wird die Kombination von PET-Kamera und einem Kernspintomographen beschrieben. Dies ermöglicht die zeit- und raumgleiche Akquisition funktioneller (PET) und anatomischer (MRT) Information.