Homem de 78 anos, tabagista, caiu da própria altura e fraturou a sétima, oitava e nona costelas na região anterolateral do tórax à esquerda. Deu entrada no pronto atendimento hemodinamicamente estável, com frequência respiratória de 30 irpm e movimento paradoxal do tórax e respiração superficial, queixando-se de dor intensa não aliviada pelo uso de dipirona IV. Uma tomografia computadorizada de tórax não evidenciou contusão pulmonar, pneumotórax ou êmbolos na circulação pulmonar. Cerca de 24 horas depois da admissão, o paciente evoluiu com acidose respiratória e hipoxemia. Qual é a conduta recomendada para reverter tanto a hipoxemia quanto a hipercapnia dentre as alternativas abaixo?