Pobyt w więzieniu i szpitalu psychiatrycznym Śledztwo w sprawie morderstwa trwało pół roku. Dolińska była w tym czasie wielokrotnie przenoszona do kolejnych aresztów w Radomiu i Warszawie. Zaobserwowano u niej częste i gwałtowne zmiany psychiczne: miewała napady szału, autoagresji lub popadała w kilkudniowy stupor. Została zbadana przez najlepszych ówczesnych psychiatrów, którzy orzekli, że była tylko „neutralnym sprawcą zbrodni, osobą pozbawioną w momencie dokonania czynu świadomości konsekwencji”. Została skierowana na obserwację i leczenie do szpitala psychiatrycznego w Tworkach, gdzie zaopiekował się nią dyrektor ośrodka Witold Łuniewski. Wkrótce rozpoznał u chorej „psychozę szałowo-posępniczą”, dziś zwaną chorobą afektywną dwubiegunową, a później w „Roczniku Psychiatrycznym” nazwał jej przypadek „psychopatologiczną próbą dokonania rozszerzonego samobójstwa, którego chora nie doprowadziła do końca”. Dolińska cierpiała również na inne choroby somatyczne, które były w tamtych czasach nieuleczalne. Umarła w 1928 r. i została pochowana na szpitalnym cmentarzu.