Homem de 62 anos, diagnosticado com Doença Pulmonar Obstrutiva Crônica (DPOC) em estágio grave, apresenta piora súbita da dispneia, febre de 38,5°C e aumento da expectoração purulenta há 2 dias. Exame físico revela uso de musculatura acessória e murmúrio vesicular reduzido difusamente. Gasometria arterial mostra pressão parcial de oxigênio (PaO2) de 55 mmHg em ar ambiente, sem sinais de acidose respiratória. Radiografia de tórax não demonstra consolidações pulmonares. Qual a conduta inicial?