Так как моя тема требовала анатомических исследований и опытов с инъекциями окрашенной желатины на трупах, то мне пришлось перейти в Институт топографической анатомии и оперативной хирургии, директором которого был профессор Рейн, председатель Московского хирургического общества. Но оказалось, что и он не слышал и ничего не читал о регионарной анестезии.
Скоро мне удалось найти простой и верный способ инъекции и к седалищному нерву у самого выхода его из полости таза, что Генрих Браун считал вряд ли разрешимой задачей. Нашел я и способ инъекции к срединному нерву и регионарной анестезии всей кисти руки. Об этих моих открытиях я сделал доклад в Московском хирургическом обществе, и он вызвал большой интерес». [1, с. 20.]
Валентин Феликсович напряженно и плодотворно трудился – несколько месяцев он препарировал трупы в Институте топографической анатомии, оттачивая методы и технику регионарной анестезии. Для изучения вариантов обезболивания тройничного нерва пришлось исследовать триста черепов. Вот что он пишет в письме домой: «Из Москвы не хочу уезжать, прежде чем не возьму от нее того, что нужно мне: знаний и умения научно работать. Я по обыкновению не знаю меры в работе и уже сильно переутомился. А работа предстоит большая: для диссертации надо изучить французский язык и прочитать около пятисот работ на французском и немецком языках. Кроме того, много работать придется над докторскими экзаменами». [10, с. 15.]
Занимаясь научной работой, Валентин Феликсович всегда имел жизненные задачи, руководствовался желанием облегчить страдания больных и труд врачей. В применении такого совершенного метода местного обезболивания как регионарная анестезия была огромная практическая потребность, особенно же у земских врачей. Хирургия имела для владыки Луки огромное значение, так как благодаря ей он мог служить бедным и страждущим людям.
В 1908–1909 годах в журнале «Хирургия» появляются первые научные работы В. Ф. Войно-Ясенецкого, посвященные вопросам обезболивания. Всего за первые двенадцать лет своей хирургической деятельности будущий владыка Лука опубликовал девятнадцать из сорока двух своих научных работ.