Um homem de 72 anos de idade com DPOC grave foi admitido com exacerbação aguda, apresentando: pH = 7,28; PaCO₂ = 62 mmHg; PaO₂ = 54 mmHg em ar ambiente; SatO₂ = 86%; e FR = 30 irpm. Após 1 hora de oxigenoterapia com cateter nasal (2 L/min), o paciente manteve hipercapnia e acidose, além de escala de coma de Glasgow 15.

Com base nesse caso clínico hipotético, assinale a opção que apresenta a conduta adequada para essa situação.