Um lactente de 3 meses é admitido na emergência com quadro de bronquiolite viral grave, apresentando taquipneia (80 irpm), tiragem subcostal e intercostal intensa, gemência, cianose central e saturação de oxigênio de 82% em ar ambiente, apesar do uso de cateter nasal a 2 L/min. A gasometria arterial revela pH 7,20, PaCO2 75 mmHg, PaO2 45 mmHg e HCO3- 28 mEq/L. Diante desse quadro de insuficiência respiratória grave em bronquiolite, com sinais de falha ventilatória e hipoxemia refratária, qual é a conduta de suporte ventilatório mais apropriada e que deve ser prontamente instituída?