Один из ведущих специалистов в исследовании и лечении острой и хронической боли. Основными направлениями научных работ О.И. Загорулько являются диагностика, лечение и реабилитация пациентов с острыми и хроническими болевыми синдромами, в том числе организационно-правовые вопросы оказания медицинской помощи пациентам с острой и хронической болью.
О.И. Загорулько – один из основателей первого в России отделения терапии болевых синдромов, где реализован мультидисциплинарный подход к диагностике и лечению пациентов с острой и хронической болью. Владеет различными методами диагностики и лечения боли: официальной медицины и традиционной, инвазивными и неинвазивными, медикаментозными и немедикаментозными, интегративной рефлексотерапии.
О.И. Загорулько, в результате научно-практической деятельности, разработал методы комбинированного обезболивания при лечении острых и хронических болевых синдромов, интегративные методы диагностики функционального состояния всех систем человеческого организма. О.И. Загорулько создал и внедрил в практику методику компьютерной пульсометрии, соединяющую в себе методы восточной медицины и современные компьютерные технологии; разработал и применил в клинической практике интегративные методы рефлексотерапии для лечения боли.
Под руководством О.И. Загорулько интенсивно развиваются и совершенствуются новые подходы в диагностике, лечении и реабилитации пациентов с острыми и хроническими болевыми синдромами.
О.И. Загорулько предложена и реализована система организационных мероприятий по повышению эффективности специализированной медицинской помощи пациентам с острой и хронической болью, развитию и внедрению новых медицинских технологий в научную и практическую деятельность ФГБНУ «РНЦХ им. академика Б.В. Петровского».
О.И. Загорулько автор более 250 научных работ, в т.ч. 5 монографий. С 2008 года им опубликовано 106 научных трудов, получено 2 патента на изобретение: «Тепловое устройство для воздействия в области биологически активных точек» (2009); «Способ диагностики цервикогенных головных болей» (2011).
О.И. Загорулько – авторитетный педагог, один из создателей школы по рефлексотерапии. Под научной редакцией О.И. Загорулько в России издан «Учебник китайской медицины для западных врачей» автор - немецкий специалист по восточной медицине К. Шнорренбергер. Является соавтором крупного научного труда - многократно переиздаваемой монографии Гаваа Лувсана – «Традиционные и современные аспекты восточной рефлексотерапии» Рецензентом монографии Д.М. Табеевой «Иглотерапия. Интегративный подход» (2010 г.). Под его руководством с 2008 года выполнены 2 докторские диссертации.
О.И. Загорулько является членом Международной ассоциации ECIWO Biology, Международной ассоциации изучения боли (IASP), Европейского общества анестезиологов (ESA), Европейской федерации изучения боли (EFIC), Международной ассоциации медицинской акупунктуры (ICMART), Федерации анестезиологов-реаниматологов России (ФАР), Российской организации изучения боли (РОИБ).
За многолетнюю и плодотворную работу по развитию медицинской науки в здравоохранении и подготовку научных кадров, О.И. Загорулько награжден правительственными наградами, имеет звание «Заслуженный врач РФ».